Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://new.math.msu.su/content_root/programs/kaf/special/vichmeh/meh-sh.doc Дата изменения: Mon Nov 10 08:54:31 2008 Дата индексирования: Sun Apr 10 03:08:58 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: протопланетные диски

МЕХАНИКА ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СРЕД
проф. А.И. Шапкин
1 год
Предмет механики химически активных сред.
Основные гипотезы, задачи и методы их решения.
Механика химически активных сред как обобщение механики сплошных сред.
Потенциал точечной массы вещества: потенциал напряженности среды,
гравитационный потенциал, химический потенциал. Поверхность твердого тела
как механическая среда: поверхностное натяжение, сорбция, эффект
П.А. Ребиндера и развитие трещин. Теория ДЛФО (Дерягина-Ландау-Фервея-
Овербека) электростатической стабилизации и коагуляции гидрофобных золей
электролитами. Поверхностно-активные вещества. Адгезия и деформация.
Изучение проблем течения смесей инертных и химически реагирующих
компонентов оптимизация формы зерен катализатора и способов их укладки
оптимизация способов вдува газовых смесей в конверторы.
Основные понятия и уравнения химической термодинамики.
Понятия энергии, энтальпии, энтропии химической системы. Экзотермические
и эндотермические реакции. Равновесные и стационарные системы: а) обратимые
и необратимые химические реакции, б) равновесие химических реакций, в)
константа равновесия химической реакции. Термодинамическое равновесие в
сложной однофазной системе: а) минимум энергии, б) максимум энтропии, в)
газовая система, г) твердофазная система, д) численная минимизации
функционала энергии при линейных ограничениях.
термодинамическое равновесие в сложной многофазной системе: а)
метастабильное равновесие, б) химическое равновесие в движущейся системе.
примеры расчетов химического равновесия в сложных системах: а) пример
данцига (гидрозин - ракетное топливо), б) осаждение кальцита в воде -
накипь, в) гранитизация земной коры.

кинетическая теория газов в механике сплошной среды.

Вывод закона Больцмана. Простейшие применения закона Больцмана: а)
распределение молекул в поле силы тяжести, б) использование закона
Больцмана в теории испарения жидкостей. Распределение энергии молекул в
газе. Распределение скоростей молекул в газе: а) средняя скорость движения
молекул, б) закон распределения по компонентам скорости. Число
столкновений: а) число ударов о плоскую поверхность, б) число двойных
соударений. Диффузия в смесях идеальных газов. Теория броуновского
движения: а) теория Эйнштейна, б) теория Смолуховского, в) теория
Ланжевена, г) иная трактовка броуновского движения. Броуновское движения
рассматриваемое как проблема хаотизации. Теорема вириала. Простейшие
молекулярные модели: а) линейный гармонический осциллятор, б)
пространственное вращение жесткого ротатора.
Математические методы в кинетической теории газов: а) модельные
уравнения, б) методы Гильберта и Чепмена-Энского, в) линеаризованное
уравнение Больцмана, г) аналитические методы решения, д) другие методы
решения (моментные методы, использование интегральной формы уравнения,
вариационный принцип), примеры решения конкретных задач.

Планетообразование как механика химической


многокомпонентной газовой системы.

Распространенность химических элементов во Вселенной: а) происхождение
химических элементов, б) синтез тяжелых в недрах звезд первого поколения,
в) устойчивость железа - пирамида 56.
Протозвездное облако: а) понятие гравитационной устойчивости, б)
термодинамические характеристики вещества облака, в) P-T распределение в
облаке, г) уравнение Эмдена и его численное решение.
Коллапс облака и эволюция звезды: а) динамика коллапса, б) средняя
температура и среднее давление внутри звезды, в) ядерные реакции как
энергетический источник в динамической системе.
Протопланетный диск: а) формирование газо-пылевых сгущений, б) аккреция
вещества, в) энергетические оценки механизма образования планет.
Конденсация химических веществ. Типы метеоритного вещества. Химический
состав планет: ядро, мантия, кора.
Теория планетных атмосфер как химически активных газовых сред.
Вертикальная структура атмосферы: а) барометрическое распределение, б)
химические реакции в атмосфере, в) фотолиз как источник кислорода на земле,
г) парниковый эффект, д) проблема астероидной опасности, е) геохимические
последствия «ядерной зимы».
гидродинамика атмосферы: а) сернистые дожди, б) потеря атмосферой легких
химических элементов, в) цикл воды и углерода, г) математические модели
климата.
химия и динамика стратосферы земли: а) каталитическое разрушение озона,
б) движения в стратосфере.
устойчивость планетных атмосфер: а) квазибесстолкновительные экзосферы,
б) диссипация атмосферы, в) эволюция атмосфер и климата

идеальная жидкость как простейшая модель магматического расплава

Тензор напряжения в идеальной жидкости. Уравнение движения идеальной
жидкости. Уравнения движения неоднородной жидкости. Вязкие жидкости. Законы
Гука и Навье-Стокса. Химически многокомпонентные жидкости: а) ликвация, б)
эвтектические составы магматической жидкости, в) аморфные расплавы. Модуль
Юнга, коэффициент Пуассона, коэффициент вязкости магматического расплава.

Физико-химическая эволюция магматического очага.

Постановка задачи. Конвективная устойчивость несжимаемой
многокомпонентной жидкости. Тепловая конвекция. Химическая конвекция.
Фазовая конвекция. Критерии возникновения конвекции. Кристаллизация
магматического расплава
Химическая дифференциация конвективно кристаллизующейся жидкости.
Последовательность кристаллизации. Коэффициент распределения химических
элементов в среде кристалл-расплав. Остаточный расплав. Механика
седиментации и химический состав кумулуса. Формирование полиметаллических
месторождений.

Конечное (равновесное) состояние химически активных сред.

Лабораторные и планетарные химические системы. Гравитационный потенциал
как часть химического потенциала. Энергия Гиббса самогравитирующей системы.
Конечное химическое состояние Луны и Марса.