Вторник, 25.02.2020, 05:50
Приветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июль » 7 » Поляризация воды может происходить под действием теплоты
10:52
Поляризация воды может происходить под действием теплоты
Теоретические расчёты физиков демонстрируют, что таковой диэлектрик, как вода, можно поляризовать, создав в нём постоянную разность (градиент) температур. При всем этом электронное поле в воде может достигать большого значения - порядка 108 В/м.Разность температур, приложенная к границам некой системы, способна генерировать в ней электронный ток. Это явление физики именуют эффект Зеебека. Правда стоит обмолвиться, что речь идёт о «неоднородной» системе, поточнее контакте 2-ух разных металлов. Ясно, что в случае «однородной» системы, когда разность температур приложена к металлу, электронный ток появляться не будет.Что будет в случае, когда градиент температуры будет создаваться в диэлектрике? Казалось бы, свободных носителей заряда нет, а поэтому отсутствие электронного тока разумеется. Но, как оказывается, будет наблюдаться другой электронный эффект - поляризация диэлектрика. Понятно, что молекулу диэлектрика можно представить как небольшой диполь. В работе Water Polarization under Thermal Gradients норвежских и британских учёных показывается, что дипольные моменты молекул диэлектрика, в каком создаётся неизменная разность температур, упорядочиваются и ориентируются в направлении области с наименьшей температурой.Но обо всём по порядку. Рассматриваемая работа является чисто теоретической и, как понятно из наименования, объектом исследовательских работ стал более узнаваемый диэлектрик - вода. В собственных расчётах создатели употребляют аппарат неравновесной термодинамики, при всем этом вода заменяется моделью под заглавием Central Force Model (модель центральной силы). Создаваемый градиент температуры выводит систему из состояния термодинамического равновесия, потому внедрение неравновесной термодинамики оправдано. Чем все-таки тогда обосновано внедрение Central Force Model для рассмотрения параметров воды? Всё это нужно для более упрощённого количественного описания параметров воды, в том числе и в критериях прохождения через неё теплоты. Сама модель центральной силы была предложена сравнимо не так давно (в 1975 году) южноамериканскими учёными Ховардом Лембергом и Фрэнком Стилинджером. Их работа была размещена в Journal of Chemical Physics под заглавием Central-force model for liquid water. Невзирая на упрощения в описании параметров воды в рамках данной модели, подтверждением её пригодности может служить тот факт, что посчитанная диэлектрическая проницаемость воды в рамках Central Force Model εtheor = 82 слабо отличается от экспериментального значения εexp = 78,3.Ворачиваясь к обсуждаемой работе, отметим, что исследуемая система представляла собой прямоугольный параллелепипед - «ящик» с размерами Lx = 5Ly = 5Lz, где Lz = 19,73 Å либо (2-ой вариант «ящика») Lx = 10Ly = 10Lz, где Lz = 14,79 Å, где Lx,y,z - длина, ширина и высота соответственно. В этих ящиках находилось соответственно 1280 и 3240 молекул воды. Градиент температуры создавался повдоль оси х. «Профиль» распространения тепла в системе показан на рисунке 1. Всепостоянство температур можно регулировать при помощи термостатов, располагая их по краям и посреди системы.Подразумевается, что температура на торцах моделируемой системы размером Lx = 5Ly = 5Lz составляет 475 К, посреди «ящика» 325 К, что соответствует термическому сгустку 2,6·1010 Вт/м2, или (2-ой случай) 450 К и 350 К с термическим потоком, равным 1,4·1010 Вт/м2. В обоих случаях вода находилась под давлением 1400 атмосфер.Чтоб проверить, как способы неравновесной термодинамики правильно обрисовывают рассматриваемую систему, находящуюся в таких критериях, создатели высчитали температурную зависимость плотности воды ( 2.). 2. Температурная зависимость плотности воды, на теоретическом уровне рассчитанная в случае, когда термический поток равен 2,6·1010 Вт/м2 (пустые круги) и 1,4·1010 Вт/м2 (чёрные круги). Сплошная красноватая кривая - экспериментальная зависимость. Давление в системе равно 1400 атмосфер. Совпадение теоретических и экспериментальной кривых, по воззрению создателей, гласит о применимости способов неравновесной термодинамики для данной задачки. Набросок из обсуждаемой статьи в Phys. Rev. Lett.Пустые и зарисованные круги на графике отвечают термическим потокам 2,6·1010 Вт/м2 и 1,4·1010 Вт/м2 соответственно. Сплошная красноватая линия - экспериментальная кривая. Как видно, согласие теоретического описания и экспериментальных данных очевидно просматривается, а означает, в предстоящем, теоретическая модель, базирующаяся на способах неравновесной термодинамики, должна давать правильные результаты.Основной итог работы можно представить в виде графика зависимости напряжённости электронного поля повдоль направления сделанного градиента температуры в исследуемой системе ( 3). 3. Рассредотачивание напряжённости электронного поля повдоль направления градиента температуры для варианта, когда поток тепла составляет 2,6·1010 Вт/м2.
Поиск страниц 502 на сайте
Просмотров: 209 | Добавил: admin | Рейтинг: 0.0/0