 |
Термодинамика и кинетика фазовых превращений
|
|
|
|
Кинетика молекулярных превращений
1.1. Основные понятии формальной кинетики. Скорость химической реакции. Молекулярность процесса. Энергия активации.
1.2. Кинетический анализ простых необратимых реакций. Реакции 1-го, 2-го, 3-го, n-го порядка. Методы определения порядка и констант скорости.
1.3. Кинетический анализ сложных реакций. Механизм сложных реакций. Принцип стационарных концентраций.
1.4. Цепные реакции. Неразветвленные цепные реакции. Механизм разветвленных цепных реакций. Верхний и нижний пределы воспламенения. Цепной и тепловой взрыв. Энергетические цепи.
1.5. Элементы теории химических реакторов. Общие уравнения динамики и кинетики реакций в режиме идеального вытеснения. Режим идеального перемешивания.
1.6. Динамика двойного столкновения. Упругие и неупругие столкновения. Поверхности потенциальной энергии (ППЭ). Адиабатическое приближение. Методы расчета ППЭ.
1.7. Метод переходного состояния (МПС). Статистические методы расчета констант скоростей. Изотопные эффекты в скоростях реакций. Сравнение МПС с теорией столкновений.
1.8. Мономолекулярные реакции. Теория Линдемана. Теория Касселя и Слетера. Теория РРКМ.
1.9. Кинетика реакций в конденсированной фазе. Молекулярная модель жидкости. Применение теории активированного комплекса. Реакции лимитируемые диффузией. Времена релаксации.
Физика межфазных явлений
2.1. Классификация межфазных границ и микрогетерогенных систем. Структура и свойства поверхностных слоев. Поверхностное натяжение и поверхностная свободная энергия. Поверхностные избытки термодинамических величин.
2.2. Искривленные межфазные границы. Поверхность натяжения. Основное уравнение теории капиллярности (формула Лапласа).
|
|
|
2.3. Влияние кривизны межфазной поверхности на фазовые равновесия.
2.4. Поверхности твердых тел. Термодинамика кристаллов. Теоретические оценки свободной поверхностной энергии твердых тел.
2.5. Смачивание и растекание. Краевые углы. Уравнение Юнга.
2.6. Избыточная свободная энергия мг-системы как ее основная термодинамическая характеристика. Термодинамическая теория возмущений. Применение термодинамической теории возмущений к статистической оценке избыточной свободной энергии мг-систем.
2.7. Термодинамические свойства тонких пленок. Расклинивающее давление.
2.8. Микрогетерогенные системы с пересекающимися поверхностями раздела фаз. Линейные избытки термодинамических величин. Линейное натяжение.
2.9. Принцип Гиббса-Кюри, теорема Вульфа. Оценка избыточной свободной энергии ребер. Ее влияние на термодинамические свойства малых кристаллов.
2.10. Термодинамика зарождения новой фазы. Гомогенное зародышеобразование. Конденсация паров. Кристаллизация из растворов и расплавов.
Неравновесная термодинамика
3.1. Субстанциональное и пространственное описание в механике сплошных сред (Методы Лагранжа и Эйлера). Связь субстанциональной и локальной производных.
3.2. Уравнение непрерывности. Общее уравнение баланса произвольной экстенсивной величины в локальной и субстанциональной формах.
3.3.Уравнения баланса массы для многокомпонентных континуумов.
3.4. Уравнение движения континуума (уравнения Коши). Тензор напряжений. Тензор давлений. Уравнение баланса импульса.
3.5. Равновесная и неравновесная части тензора давлений. Приближение идеальной жидкости. Гидродинамическое уравнение Эйлера. Несжимаемая жидкость.
3.6. Тензор вязкости. Уравнение Навье-Стокса. Понятие о жидкостях с неньютоновской реологией.
3.7. Гипотеза о локальном (целлулярном) равновесии. Локальная формулировка второго закона термодинамики. Уравнение баланса энтропии. Поток и производство энтропии.
|
|
|
3.8. Линейные и феноменологические законы. Принцип Кюри.
3.9. Классификация гетерогенных систем. Диссипативная функция для гетерогенной системы, состоящей из двух гомогенных фаз.
3.10. Диссипативная функция для изотермического мембранного транспорта. Осмотическое давление. Объемный и диффузионный потоки. Свойства мембран: коэффициент фильтрации, коэффициент проницаемости, коэффициент избирательности.
Физика низкоразмерных систем
4.1. Классификации низкоразмерных систем: 3D, 2D, 1D и 0D системы.
4.2. Классификация дисперсных систем в коллоидной химии.
4.3. Аэрозоли: роль в природе и технике.
4.4. Классификация размерных эффектов: непрерывные и специфические размерные эффекты.
4.5. Размерная зависимость поверхностного напряжения. Формула Толмена, формула Русанова.
4.6.Размерная зависимость энергии связи.
4.7. Туннельный эффект и его применение.
4.8. Углеродные структуры: фуллерены, углеродные нанотрубки.
Статистическая теория жидкого состояния
5.1. Видовые и родовые функции распределения. Определение и нормировка. Радиальная функция распределения.
5.2. Теорема об усреднении. Пример: внутренняя энергия.
5.3. Прямая корреляционная функция. Уравнение Орнштейна-Цернике. Его смысл.
5.4. Цепочка уравнений ББГКИ в равновесной статистической физике.
5.5. Суперпозиционное приближение. Уравнение Кирквуда.
5.6. Основы термодинамической теории возмущений. Метод Цванцига.
Термодинамика и кинетика фазовых превращений
6.1. Понятие о термодинамической фазе и фазовых переходах. Примеры фазовых переходов. Агрегатные состояния вещества. Аллотропные модификации.
6.2. Фазовые переходы I и II рода.
6.3. Фазовые переходы I рода. Уравнение Клайперона-Клаузиуса.
6.4. Фазовые переходы II рода. Уравнения Эренфеста.
6.5. Термодинамика сверхпроводящего перехода.
6.6. Различные классификации дисперсных систем. Степень дисперсности. Фактор асферичности.
6.7. Размерная зависимость температуры плавления. Формула Томсона.
6.8. Размерная зависимость давления насыщенного пара. Уравнение Кельвина.
6.9. Гомогенное зарождение жидкого аэрозоля. Работа нуклеации.
|
|
|
6.10. Гомогенное зарождение кристалла из расплава.
Перечень вопросов на проверку профессиональной составляющей компетенций, выносимых на государственную итоговую аттестацию
1. Подготовить план статьи по одному из вопросов магистерской диссертации.
2. Подготовить план отчета по ГОСТ по одному из вопросов магистерской диссертации.
3. Подготовить план обзора литературы по одному из вопросов магистерской диссертации.
4. Подготовить проект заявки на патент по одной из проблематик изучаемых курсов.
5. Сформулировать актуальные задачи, которыми занимаются в последние годы специалисты в области тематики магистерской диссертации.
|
|
|
