Саргаев_Синергетика_воды_(Листовка)



Саргаев П. М. Синергетика воды: Учебное пособие, 1-е изд.
ISBN 978-5-8114-2602-7
Год выпуска 2017 Тираж 100 экз. Формат 12,8(20 см Переплет: твердый Страниц 416
Изложены некоторые результаты исследований автора по структуре и свойствам преимущественно жидких сред. Основное внимание автора направлено на исследование наиболее проблемных свойств жидкостей (компоненты (конфигурационная, например) и экстремумы теплоемкостей, межмолекулярные расстояния, координационные числа и угловые характеристики структуры, Widom-line, изотопная инвариантность и контрасты, сверхтекучесть). В методах исследования и понятиях использовано векторное описание структуры, масс-спектры, дифракция и интерференция волн де Бройля, равновесие бозе-эйнштейновский конденсат квантовый газ, бозон-фермионные равновесия и контрасты, трансформация бозонных пиков в бозонные лучи.
Предназначено для студентов старших курсов факультетов ветеринарной медицины и биоэкологии, магистров, аспирантов, а также специалистов, желающих углубить и обновить свои знания в области физической химии, физико-химического анализа, гистологии, свойств внутренней среды. Книга может найти спрос также у студентов, магистров и аспирантов биотехнологических, химико-фармацевтических и других вузов.
Рецензенты:
А. А. СЛОБОДОВ доктор химических наук, профессор кафедры физической химии Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета); В. С. ИВАНОВ  кандидат ветеринарных наук, доцент, зав. кафедрой биологии, экологии и гистологии Санкт-Петербургской государственной академии ветеринарной медицины.
Предисловие
Целью книги является наиболее просто изложить методики моделирования, позволяющие обнаружить и количественно оценить ранее неизвестные свойства, бозон-фермионные равновесия и элементы структуры некоторых веществ в твёрдом, жидком, метастабильном, критическом и сверхкритическом состояниях.
Реализация плана книги требует затронуть различные аспекты современного описания конденсированного состояния вещества. Теория конфигурационной теплоёмкости, перколяции, бозе-конденсация, квантовый газ, n-меры Ефимова, бозоны и фермионы, волны де Бройля  это некоторые ключевые слова, которые потребуются для осуществления намеченного.
Какие свойства конденсированного вещества могут быть выбраны для реализации плана книги? Наиболее сложные, трудно объяснимые. К числу таких свойств можно отнести, например, конфигурационную теплоёмкость, экстремумы теплоёмкости жидких сред. В температурной зависимости изохорной теплоёмкости жидкого этана и тяжелой воды (D2O) имеется максимум, а в случае метана и протиевой воды (H2O) при аналогичных условиях максимум отсутствует. Жизнь прекрасна и удивительна на планете Земля, когда имеется в достаточном количестве протиевая вода. Концентрированные растворы D2O не утоляют жажду, животные отказываются их пить, а если пьют, то погибают. Чтобы количественно описать различие только последней пары веществ, одно из которых преобладает на Земле, а другое  производится в крупнотоннажном количестве, требуется использовать весь приведённый выше набор ключевых слов и разработать оригинальный формализм количественной оценки структуры, межмолекулярных и межатомных расстояний в жидкости, параметров Widom line.
Отличительной особенностью книги является количественное подтверждение каждого постулата, утверждения. Например, в литературе при описании тетраэдрической структуры воды приводили порог перколяции p = 1/(4 – 1) = 1/3. Может быть, в случае первого приближения этого достаточно, но для строгого количественного описания структуры воды требуются более точные значения порогов перколяции по связям (p = 0,39) и по узлам решетки (p = 0,43), которые существенно отличаются от значения (1/3 = 0,3333). Естественно, чтобы количественно описать свойства и структуру жидкостей на уровне, достаточном для оценки различий таких веществ, как протиевая и дейтериевая вода, потребовалось представить имеющиеся соотношения в новом виде и разработать новые формулы. Так, простое преобразование известного соотношения для температуры появления бозе-эйнштейновского конденсата (БЭК) к виду, содержащему переменную массу частиц вместо массы молекулы, позволяет более детально описывать свойства вещества. В случае воды, например, в процессе фазового перехода «пар  жидкость» при температурах гомеостаза обнаруживается многократное увеличение массы частиц, участвующих в БЭК. Представление массы частиц БЭК и массы частиц квантового газа в виде масс-спектров приводит к новым соотношениям интерференции масс-спектров, которые позволяют количественно описывать свойства веществ в области Widom line и целый ряд свойств жидкого и твёрдого состояний вещества.
Оглавление
Предисловие .......... 3
Введение .......... 5
Часть I. Синергетика и свойства воды
Глава 1. Проблемы развития количественной модели строения жидкой воды .......... 10
1.1. Особенности современных моделей строения жидкой воды .......... 10
1.2. Проблема среднего числа молекул в упорядоченных элементах .......... 15
1.3. Проблема «связности молекул» .......... 16
1.4. Проблема движения упорядоченных областей .......... 17
1.5. Проблема поверхностных эффектов .......... 22
Глава 2. Структурные единицы жидкости как синергетические системы .......... 25
2.1. Этапы становления и применения модели структурных единиц жидкости .......... 25
2.2. Большой термодинамический потенциал и структурные единицы жидкости .......... 27
2.2.1. Давление Лапласа и давление в структурных единицах жидкости .......... 28
2.3. Статистические методы в оценке характеристик структурных единиц жидкости .......... 30
2.4. Явление контракции (уменьшения) объёма воды при плавлении .......... 33
2.5. Температурная функция числа молекул в структурных единицах как основная характеристика жидкости .......... 34
2.5.1. Энтальпия и энтропия плавления льда .......... 35
2.5.2. Энтропия и энтальпия испарения воды .......... 38
2.6. Кинетические свойства жидкостей с позиций модели структурных единиц .......... 43
2.6.1. Моделирование характеристик структурных единиц жидкости .......... 43
2.6.2. Моделирование свойств жидкостей .......... 47
2.7. Флуктуации и кристаллизация жидкости .......... 51
2.7.1. Структурные единицы как фактор классификации жидкостей .......... 54
2.7.2. Следствие сравнения структурных единиц воды и NaOH .......... 57
2.7.3. Структурные единицы воды и закон эквивалентов .......... 59
2.7.4. Проявление частицы с массой протона при кристаллизации H2O воды .......... 60
2.7.5. Оценка концентрации частиц с массой протона при температуре кристаллизации H2O воды .......... 61
2.8. Собственные частоты движений структурных единиц .......... 64
2.8.1. Формализм расчёта частот движений структурных единиц .......... 65
2.8.2. Диапазон частот движений одномолекулярных структурных единиц воды .......... 66
2.8.3. Особенности перехода от движений структурных единиц жидкости к трансляционным и либрационным колебаниям воды .......... 68
2.8.4. Движения структурных единиц и результаты рентгенодифракционного анализа структуры воды .......... 69
2.8.5. Особенности движений структурных единиц и векторное описание структуры жидкости .......... 70
2.9. Диэлектрические спектры и экспериментальное обнаружение структурных единиц жидкости .......... 71
2.9.1. Составляющие диэлектрической проницаемости вещества .......... 71
2.9.2. Диэлектрические спектры воды как функция самодвижений структурных единиц .......... 75
Глава 3. Синергетическая функция структурных единиц жидкости в жизнедеятельности живого организма .......... 82
3.1. Молочная железа как природный биологический реактор .......... 82
3.2. Классификация мастита и выбор объектов исследования .......... 83
3.2.1. Объекты экспериментальных исследований .......... 83
3.2.2. Объекты структурных исследований .......... 85
3.3. Постановка задачи .......... 86
3.4. Выбор методики исследования молока .......... 87
3.4.1. Обоснование методики исследования молока .......... 87
3.4.2. Проблемы технических средств контроля мастита у коров .......... 89
3.5. Проявление структуры воды в электрофизических свойствах нативных клеток в процессе гипертермии .......... 90
3.5.1. Активность клеток в процессе гипертермии .......... 90
3.5.2. Экспериментальные материалы .......... 91
3.5.3. Трансмембранные процессы переноса ионов в связи с гидратацией пор клеточных мембран .......... 93
3.5.4. Параметры пор клеток как функция структуры воды .......... 99
Глава 4. Синергетика структурных единиц жидкости как доминанта термодинамики жидкого состояния воды .......... 109
4.1. Теоретическое введение .......... 109
4.1.1. Флуктуации характеристик структурных единиц жидкости и функции распределения .......... 109
4.1.2. Особенности синергетики коэффициента теплопроводности и g характеристики модели структурных единиц жидкости .......... 109
4.1.3. Термодинамический базис .......... 110
4.2. Конфигурационная теплоемкость как функция модели строения жидкости .......... 111
4.2.1. Эмпирический метод определения конфигурационной теплоёмкости воды .......... 112
4.2.2. Особенности определения конфигурационной теплоёмкости воды в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 114
4.2.3. Теория конфигурационной теплоёмкости в приближении самодвижений принципиально различимых частиц (молекул) в составе структурных единиц жидкости .......... 114
4.2.4. Моделирование размеров структурных единиц жидкости .......... 116
4.2.5. Функциональность (координационное число) молекул .......... 117
4.2.6. Свободная энергия перехода «гель  золь» .......... 119
4.3. Результаты моделирования конфигурационной теплоёмкости воды .......... 120
4.3.1. Особенности температурной функции чисел молекул в структурных единицах и конфигурационной теплоемкости принципиально различимых частиц жидкого состояния воды .......... 120
4.3.2. Составляющие конфигурационной теплоемкости H2O жидкости .......... 124
4.3.3. Температура фазового перехода второго рода H2O воды в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 127
4.3.
·4. Особенности проявления структурных единиц жидкости в конфигурационной теплоемкости, энтропии и энтальпии D2O воды .......... 133
4.4. Колебательная теплоемкость воды .......... 142
4.4.1. Финитные движения частиц жидкости .......... 143
4.4.2. Моделирование внутримолекулярных движений частиц .......... 143
4.4.3. Особенности методики расчёта частот межмолекулярных колебаний в модели структурных единиц жидкости .......... 145
4.4.4. Результаты расчёта частот межмолекулярных колебаний H2O воды в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 152
4.4.5. Результаты расчётов колебательной составляющей в теплоёмкости H2O в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 154
4.5. Инфинитная теплоемкость воды .......... 158
4.6. Колебательная составляющая энтропии H2O жидкости .......... 160
4.7. Колебательная составляющая энтальпии H2O жидкости .......... 162
4.8. Термодинамика метастабильной H2O жидкости .......... 166
4.8.1. Результаты расчётов составляющих изобарной теплоёмкости H2O в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 167
4.8.2. Результаты расчёта составляющих энтропии и энтальпии H2O в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 168
4.9. Термодинамика тяжёлой D2O воды на линии насыщения жидкости .......... 174
4.9.1. Результаты расчётов колебательной составляющей теплоёмкости D2O в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 176
4.9.2. Составляющие изохорной и изобарной теплоёмкости D2O в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 186
4.9.3. Особенности составляющих изохорной теплоёмкости околокритической D2O в рамках модели структурных единиц жидкости .......... 195
Часть II. Бозон-фермионные равновесия и контрасты
Глава 5. Природа различия свойств метана и этана в жидком состоянии .......... 200
5.1. Синергетика структурных единиц и равновесие двух типов молекул жидкого метана .......... 200
5.1.1. Основы формализма модели .......... 201
5.1.2. Линейная диссипативная функция как критерий модели .......... 202
5.1.3. Размеры структурных единиц метана на линии насыщения жидкости .......... 205
5.1.4. Контракция жидкости и дифференциация молекул метана на два типа .......... 206
5.1.5. Фракции молекул метана в зависимости от температуры и давления .......... 208
5.1.6. Векторные характеристики структуры CH4 жидкости .......... 209
5.1.7. Термодинамика перехода «узел  междоузлие» молекул метана .......... 211
5.2. Синергетика структурных единиц и обратимые переходы «квантовый газ  конденсат» этана .......... 213
5.2.1. Некоторые понятия и определения .......... 213
5.2.2. Масс-спектры частиц при температуре появления БЭК .......... 214
5.2.3. Классификация масс-спектров по уровням энергии .......... 215
5.2.4. Моделирование структуры C2H6 жидкости .......... 216
5.2.5. Совпадения и пересечения масс-спектров .......... 221
5.2.6. Масс-спектры и бозонная природа максимумов теплоёмкости .......... 222
5.2.7. Масс-спектры и природа минимумов функций Cp(T) и Сv(T) .......... 223
5.2.8. Масс-спектры и структура жидкого этана .......... 225
Глава 6. Концепция взаимодействия масс-спектров «БЭК квантовый газ» .......... 226
6.1. Основные положения концепции взаимодействия масс-спектров «БЭК  квантовый газ» .......... 227
6.1.1. Геометрическое среднее взаимодействующих масс как результат интерференции масс-спектров .......... 227
6.1.2. Формализм расчёта массы частиц в масс-спектрах .......... 228
6.1.3. Сравнение масс-спектров .......... 230
6.2. Масс-спектры и конфигурационная теплоёмкость тождественных частиц H2O .......... 231
6.2.1. Область температур 273–300 К .......... 231
6.2.2. Область температур 300–400 К .......... 233
6.2.3. Область температур 200–273 К .......... 234
6.2.4. Область температур 400–620 К .......... 235
6.2.5. Область околокритических температур .......... 236
6.3. Масс-спектры и теплоёмкость D2O жидкости .......... 237
6.3.1. Тяжёлая вода как квантовый газ .......... 237
6.3.2. Масс-спектры и конфигурационная теплоёмкость тождественных частиц D2O жидкости .......... 244
6.3.3. Контрасты в результатах моделирования температурного хода функции Cс2(T) D2O и H2O жидкостей .......... 248
6.4. Масс-спектры m211 и Widom line воды .......... 249
6.4.1. Определение параметров Widom line H2O воды .......... 249
6.4.2. Определение параметров Widom line D2O воды .......... 250
6.5. Масс-спектры образования БЭК и фазовый переход «пар  жидкость» .......... 253
6.5.1. Масс-спектры m11 H2O воды .......... 253
6.5.2. Масс-спектры m11 D2O воды .......... 255
6.5.3. Масс-спектры m11 гелия .......... 257
6.6. Протонные пары и n-меры Ефимова в H2O жидкости .......... 259
6.6.1. Конфигурационная теплоемкость тождественных частиц и различие свойств изотопов водорода .......... 260
6.6.2. Квантовый характер конфигурационных колебаний .......... 261
6.6.3. Частота конфигурационных колебаний как критерий сравнения свойств изотопов водорода .......... 262
6.6.4. Дифференциация свойств изотопов водорода по скорости звука жидкости и квантового газа .......... 272
Глава 7. Волны де Бройля и структура воды .......... 281
7.1. Масс-спектры и структура воды .......... 281
7.1.1. Формализм методики .......... 281
7.1.2. Масс-спектры m211 и межмолекулярные расстояния H2O воды .......... 283
7.2. Изотопная инвариантность структуры воды .......... 285
7.2.1. Функциональность как характеристика структуры .......... 285
7.2.2. Векторное описание структуры воды .......... 287
7.2.3. Изотопная инвариантность углового параметра структуры воды .......... 290
7.3. Контрасты свойств воды в живом организме и сверхкритических условиях .......... 292
7.4. Волны де Бройля и свойства водородной связи воды .......... 298
7.4.1. Методика определения массы частиц, участвующих в дифракции волн де Бройля .......... 298
7.4.2. Энергетические характеристики и Widom line H2O воды в дифракции волн де Бройля .......... 300
7.4.3. Характеристики энергии водородных связей H2O воды в явлении дифракции и интерференции волн де Бройля .......... 304
7.4.4. Коэффициенты уравнения Ми H2O воды в явлениях дифракции и интерференции волн де Бройля .......... 308
7.5. Дифракция и интерференция волн де Бройля и составляющие D-связи D2O воды .......... 310
7.5.1. Методика использования соотношений, описывающих явления дифракции и интерференции волн де Бройля .......... 310
7.5.2. Кинетический диаметр молекул D2O воды .......... 311
7.5.3. Дифракция волн де Бройля и бозонный пик D2O воды .......... 312
7.5.4. Составляющие энергии дейтериевой связи D2O воды .......... 314
Глава 8. Бозонные лучи .......... 316
8.1. Метод резонансной дифракции и интерференции волн де Бройля (РДИВДБ) .......... 316
8.2. Свойства жидкого водорода и воды при температурах тройных точек .......... 318
8.2.1. Водород и вода H2O как объекты исследований .......... 318
8.2.2. Результаты исследования жидкого водорода методом РДИВДБ .......... 320
8.2.3. Связь массы mr с масс-спектром БЭК m11 .......... 321
8.3. Бозонные лучи критического водорода .......... 322
8.3.1. Методика и результаты исследований .......... 323
8.3.2. Структура критического водорода .......... 325
8.3.3. Количественные закономерности вариаций параметров бозонных лучей .......... 326
8.4. Бозонные лучи в структуре твёрдого дейтерия .......... 327
8.4.1. Методики и результаты моделирования структуры твёрдого дейтерия .......... 328
8.4.2. Особенности и количественные характеристики бозонных лучей твёрдого дейтерия .......... 330
8.4.3. Проявление бозон-фермионных равновесий в количественных характеристиках структуры твёрдого дейтерия .......... 330
8.4.4. Обнаружение кристаллической структуры в твёрдом дейтерии методом резонансной дифракции и интерференции волн де Бройля .......... 334
8.5. Бозонные лучи как фактор сверхтекучести гелия .......... 335
8.5.1. Особенности методики моделирования свойств гелия .......... 336
8.5.2. Количественные характеристики структуры гелия .......... 337
8.5.3. Макроскопические вариации расстояний в бозонных лучах как признак сверхтекучести гелия .......... 340
8.6. Бозонные лучи в структуре жидкого кислорода .......... 341
8.6.1. Кислород при температуре тройной точки как объект исследований .......... 341
8.6.2. Особенности свойств бозонных лучей жидкого кислорода .......... 342
8.6.3. Бозон-фермионные равновесия и n-меры Ефимова в структуре жидкого кислорода .......... 343
8.6.4. Трёхмерные и двухмерные решетки в структуре жидкого кислорода .......... 344
8.7. Бозонные лучи в свойствах азота и воды .......... 345
8.7.1. Молекулярный азот и вода как объекты моделирования .......... 345
8.7.2. Методики и результаты моделирования структуры азота и воды .......... 346
8.7.3. Сравнение результатов моделирования структуры азота при постоянном и переменном значениях приведённой массы mr .......... 348
8.7.4. Соотношение приведённой массы mr и массы частиц масс-спектра m411 азота .......... 349
8.7.5. Контрасты свойств бозонных лучей азота .......... 349
8.7.6. Бозонные лучи азота как светящиеся объекты .......... 353
8.7.7. Количественные характеристики структуры азота .......... 354
8.7.8. Бозон-фермионные контрасты и бозонные лучи воды .......... 355
8.8. Сравнение свойств бозонных лучей и физического вакуума .......... 362
Литература .......... 364
Литература к Введению .......... 364
Литература к главе 1 .......... 366
Литература к главе 2 .......... 376
Литература к главе 3 .......... 382
Литература к главе 4 .......... 387
Литература к главе 5 .......... 392
Литература к главе 6 .......... 394
Литература к главе 7 .......... 398
Литература к главе 8 .......... 399





















Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3JЗаголовок 4,Заголовок 41,Заголовок 4 Знак Знак Знак,Заголовок 41 Знак Знак Заголовок 5 Заголовок 615

Приложенные файлы

  • doc 5611529
    Размер файла: 635 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий