КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ФАЗ И ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ 

Товбин Ю.К.

ГНЦ РФ НИФХИ им.Л.Я. Карпова

Обсуждается современное состояние атомно-молекулярной кинетической теории поверхностных и объемных процессов, включающих процессы изменения состояний твердых тел за счет реакций с атомами и молекулами газовой или жидкой фазы и массопереноса на поверхности адсорбированных частиц и атомов твердого тела, а также атомов в его объеме, и предлагается обобщение данной кинетической теории на случай учета механических напряжений на границах раздела фаз и в объемной фазе. Подход отражает многостадийность поверхностных и объемных процессов, каждая стадия, которых описывается на основе теории химической кинетики неидеальных реакционных систем. Неидеальность систем учитывается через эффективные парные потенциалы межатомных взаимодействий. Дана микроскопическая интерпретация зависимости Эйринга-Козмана для скоростей элементарных стадий.

В общем случае система кинетических уравнений включает в себя уравнения на локальные концентрации частиц и средние значения пар частиц разного сорта (последнее позволяет учесть предысторию формирования локальной структуры твердого тела и учесть ее влияние на характер последующего протекания всех элементарных стадий исследуемой системы).

Сформулирована система кинетических уравнений, описывающая эволюцию состояний дисперсной насыщенной фазы, которая отражает изменение структуры и прочности твердой фазы при ее контакте с поверхностно- активными веществами и течение подвижной фазы (жидкости, газа или их совместного сосуществования). В качестве предельных вариантов данной системы уравнений рассмотрены уравнения, описывающие процессы переноса атомов водорода через металлические мембраны и переноса молекул через узкие поры.

          В первом случае теория позволяет самосогласованно связать локальные адсорбционные и диффузионные характеристики атомов водорода с деформационными напряжениями внутри матрицы.

Во втором случае получены выражения для концентрационных зависимостей коэффициентов: самодиффузии, сдвиговой и объемной вязкостей, а также теплопроводности, необходимые для учета изменений в широких диапазонах степеней заполнения пор и температуры системы при использовании уравнений переноса типа Навье-Стокса для описания течений плотных флюидов в узких порах.