Физика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика
Уравнение состояния одномерной системы «коллапсирующих» твёрдых сфер
Краткое сообщение
Методом Вертхейма получено точное аналитическое решение интегрального уравнения Перкуса-Йевика для одномерной системы частиц с одноступенчатым потенциалом отталкивания («коллапсирующие» твердые сферы). На основании данного решения построено уравнение состояния одномерной системы «коллапсирующих» твердых сфер и установлено, что в приближении Перкуса-Йевика фазовый переход в такой системе не наблюдается.
Бесплатно
Уравнения состояния для расчета температур ударно-волнового сжатия молекулярных кристаллов
Статья научная
Проведен анализ уравнений состояния энергетических материалов, которые являются молекулярными кристаллами, с целью определения оптимального вида уравнения состояния, позволяющего определять температуры ударно-волнового сжатия данных материалов. Анализ холодной составляющей давления показал, что ее форма позволяет с высокой точностью воспроизводить известные экспериментальные данные для триаминотринитробензола (ТАТБ) и пентаэритриттетранитрата (ТЭНа). В силу того, что для энергетических материалов при ударно-волновом сжатии происходит инициирование детонации построить ударную адиабату в широком диапазоне давлений не представляется возможным, в представленной работе был апробирован алгоритм построения ударных адиабат по экспериментальным данным изотермического сжатия ТАТБ и ТЭНа. Сравнение экспериментальных и расчетных ударных адиабат для ТЭНа показало их совпадение с точностью погрешности эксперимента. В работе на примере ТАТБ и ТЭНа предлагается подход к определению температур ударно-волнового сжатия энергетических материалов путем расчета распространения в них стационарной ударной волны. Предлагаемый подход позволяет построить ударные адиабаты энергетических материалов и провести анализ влияния различных выражений для описания зависимости теплоемкости при постоянном объеме от температуры на величину температуры ударно-волнового сжатия энергетических материалов.
Бесплатно
Условия формирования плотной макроструктуры электрокорундовых пластин в валках-кристаллизаторах
Статья научная
Представлены результаты исследования структуры электрокорундовых пластин, закристаллизованных в валках-кристаллизаторах. Показано, что условия формирования макро- и микроструктуры электрокорундовых пластин «ввиду ограниченной пластичности корунда» отличаются от таковых при формировании пластин из металлического расплава. Установлена аналитическая связь между кинетическими условиями формирования плотной макроструктуры пластин и конструктивными параметрами валков-кристаллизаторов
Бесплатно
Фазообразование, структура и ионная проводимость антимонат-молибдатов серебра
Статья научная
Методом твердофазной реакции синтезированы соединения на основе антимоната серебра, образующиеся при частичном замещении ионов пятивалентной сурьмы ионами шестивалентного молибдена. В широком температурном интервале от 300 до 1023 K изучены особенности процессов фазообразования смесей с различным мольным соотношением исходных компонентов системы, содержащей нитрат серебра, оксиды трехвалентной сурьмы и шестивалентного молибдена. С помощью данных термогравиметрического анализа установлены оптимальные температуры синтеза порошков. Методом качественного рентгенофазового анализа определены составы продуктов реакции твердофазного взаимодействия при различных изотермических выдержках. Для температуры 1023 K выявлена гомогенная область образования твердого раствора антимонат-молибдатов серебра со структурой типа дефектного пирохлора в концентрационном интервале 0,0 ≤ x ≤ 2,0. В рамках пространственной группы Fd-3m полнопрофильным анализом (методом Ритвельда) проведено уточнение кристаллической структуры (координаты заселенности ионов по кристаллографическим позициям, параметры элементарной ячейки) и установлена взаимосвязь состава полученных пирохлорных фаз со структурной разупорядоченностью. Методом диэлектрической спектроскопии в частотном диапазоне от 10 Гц до 2 МГц исследованы электропроводящие свойства антимонат-молибдатов серебра. Для керамических образцов, спеченных при 1373 K, определены относительная плотность и средний размер частиц.
Бесплатно
Физико-математическая модель взаимодействия излучения со средой с наночастицами
Статья научная
На основе полученной системы материальных уравнений смоделирован процесс усиления в резонаторе СВЧ-излучения с длиной волны л ~ 10 см. Показано, что можно достичь плотности энергии излучения W ~ 1000 Дж/м3. Накачка среды производится с помощью стационарного электрического поля при наличии в среде проводящих наночастиц. Оценена необходимая для этого массовая концентрация наночастиц и величина накачиваемого поля. Предлагается с помощью стационарного электрического поля способ получения активной среды для усиления СВЧ-излучения в диапазоне длины волны л ~ 10 см. Для этого нужно распылить удлиненные электропроводящие наночастицы.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследования статических характеристик физико-механических свойств, полученных из диаграмм σ= ϕ(ε) при испытании пластин белого (≈ 98 мас.% α-А1 20 3) и циркониевого (75 мас.% А1 20 3 -25 мас.% ZrO 2) электрокорунда, закристаллизованных в валках-кристаллизаторах. Проведено обсуждение по влиянию пористости, химического и фазового состава ZrO 2 на физико-механические свойства материала пластин и шлифовального зерна, получаемого при их дроблении.
Бесплатно
Физико-химическая природа аномалий парамагнитных свойств монооксида никеля
Статья научная
Представлены результаты магнетохимического анализа температурной зависимости магнитной восприимчивости NiO по модели ГДВФ. Предложена кластерная модель структуры NiO. Приведена оценка концентрации обменно-связанных пар ионов с J > 0 в составе кластеров.
Бесплатно
Физико-химический анализ условий образования и роста поперечных трещин в экранных трубах
Статья научная
По результатам электронно-зондового сканирования поверхностей экранных труб котла БКЗ-420-140-5 установлены особенности поражения металла в зависимости от эксплуатационных факторов. Представленные экспериментальные результаты и их обсуждение позволяют считать, что зарождение и рост поперечных трещин при организации нормального теплового режима связаны с условиями формирования первичных шлаковых отложений и количеством теплосмен, претерпеваемых экранными панелями.
Бесплатно
Фликкер-шумовая спектроскопия флуктуаций проводимости плёнок платины и пермаллоя
Статья научная
Исследованы параметры фликкер-шума флуктуаций проводимости металлических плёнок платины и пермаллоя. Выявлены особенности флуктуаций проводимости этих плёнок. Анализ разностных моментов флуктуаций оказался информативным для параметризации шумов и выявления их особенностей у различных образцов.
Бесплатно
Формирование кристаллов систем NH4C1+H20 и NH4CI+CuSO4+H2O
Статья научная
Экспериментально исследованы закономерности формирования кристаллов систем NH4Cl+H2O и NH4Cl+CuSO4+H2O. Выявлен переход кристаллов дендритной формы к ограненной путем замещения ионов (NH4)+ на Сu2+.
Бесплатно
Фотовольтаические и фоторефрактивные эффекты в кристаллах со структурой селенита
Статья научная
Обнаружен и исследован фотовольтаический эффект в кристаллах со структурой селенита. Определен фотовольтаический коэффициент K14 = 210-10Асм(Вт)-1 при температуре 133 К при освещении светом с длиной волны X - 500 нм для Bi12TiO20. Обсуждены некоторые экспериментальные и физические основы фотовольтаического эффекта в кристаллах со структурой селенита. Исследование показывает, фотовольтаический эффект должен возникать и в других кристаллах со структурой селенита. Показана возможность использование фотопьезоэлектриков со структурой селенита в голографической записи.
Бесплатно
Фотовольтаический эффект в пьезо- и сегнетоэлектриках
Статья научная
В настоящей работе обнаружен и исследован фотовольтаический эффект в пьезоэлектрических кристаллах ZnS и пространственно осциллирующий фотовольтаический ток (ПОФТ) в направлении [100] в сегнетоэлектрике SbSJ при освещении поляризованным светом в направлении [010]. Обсуждены некоторые экспериментальные и физические основы фотовольтаических эффектов.
Бесплатно
Характеристики направленности лазерного импульсного термоакустического излучателя
Статья научная
Приведены результаты экспериментального исследования по выявлению зависимости характеристик направленности импульсного лазерного термоакустического излучателя объемных ультразвуковых волн от его энергетических и геометрических параметров. Описаны экспериментальный стенд и методика измерений. Полученные результаты можно использовать при создании средств бесконтактного у.з. контроля качества металлических материалов и изделий.
Бесплатно
Химические потенциалы тетрагонального феррита и его равновесие с γ-фазой в сталях
Статья научная
Для сталей с бескарбидным бейнитом рассмотрено равновесие тетрагональный феррит/аустенит, возникающее при распаде γ-фазы на примере сплавов Fe-C. Химические потенциалы компонентов вычислялись суммированием соответствующих выражений для α-фазы с кубической решеткой и «тетрагональной» добавкой по теории Зинера-Хачатуряна. Условие равенства химических потенциалов компонентов для двух фаз позволило рассчитать граничные концентрации углерода в α’- и γ-фазах. Установлено, что в тетрагональной α’-фазе рассчитанная концентрация углерода в 40-60 раз выше, чем для обычного кубического феррита. Это открывает новые возможности конструирования высокопрочных сталей со структурой бескарбидного бейнита.
Бесплатно
Численное исследование вынужденных колебаний жидкой капли на вибрирующей подложке
Статья научная
Разработаны программы, позволяющие описать поведение свободной поверхности и контактной линии раздела лежащей капли. Изложены результаты численных исследований линейных вынужденных колебаний капли вязкой жидкости, лежащей на вибрирующей горизонтальной поверхности. Задача решена для случаев постоянного краевого угла и закрепленной трехфазной линии. Найдены резонансные частоты для трех первых основных мод колебаний в условиях осевой симметрии. Проведено сравнение результатов с найденными в литературе экспериментальными данными, хорошее согласие продемонстрировано.
Бесплатно
Численное исследование поведения лежащей капли на нагретой плоскости
Статья научная
Проведено математическое моделирование поведения капли вязкой жидкости, лежащей на нагретой поверхности в атмосфере нейтрального газа. Рассмотрен динамический режим с постоянным контактным углом. Поверхность предполагается гладкой, химически инертной и изотермической, газ - идеальным и неконденсирующимся. Жидкая капля описана в приближении несжимаемой жидкости с учетом конвекции Марангони и гравитационных эффектов, в газе модель учитывает гравитационную конвекцию. Проведено исследование течений в капле и окружающей газовой среде и проанализированы движения поверхности капли.
Бесплатно
Численное исследование продольной компоненты электрического поля в электромагнитной волне
Статья научная
Рассмотрены оптические явления, связанные с влиянием продольной (т. е. направленной параллельно волновому вектору) компоненты электрического поля в электромагнитной волне. Актуальность работы связана с исследованием объектов субволновых масштабов и дополнительных степеней свободы пространственно-неоднородных оптических полей в новых областях оптики - фотонике, плазмонике и нанооптике. Численный анализ проведен для плоских волн с гауссовым профилем интенсивности и однородной (линейной или круговой) поляризацией. Решение уравнений Максвелла проведено методом конечных разностей. Для тестирования точности программы проведено сравнение коэффициентов отражения электромагнитной волны на границе прозрачной диэлектрической среды с аналитическим решением Френеля. Проведен расчет распределения электромагнитного поля при фокусировке толстой симметричной линзой. Получено увеличение интенсивности продольной компоненты в фокальной плоскости линзы в ~25 раз по сравнению с величиной E|| в падающем излучении. Впервые проведен численный анализ геометрического спинового эффекта Холла при фокусировке асимметрично сходящегося светового пучка. Эффект состоит в смещении «центра тяжести» распределения интенсивности продольной компоненты светового пучка для различных состояний круговой поляризации. Рассчитанный сдвиг составил ~0,5λ для право- и лево-поляризованного света при диаметре фокального пятна ~ 2λ, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Проведенные исследования показали, что разработанный пакет может быть использован для расчетов распределения полей при распространении электромагнитных волн произвольной конфигурации в оптически неоднородных средах.
Бесплатно
Численное исследование свободных колебаний лежащей капли
Статья научная
Проведено математическое моделирование течений в капле вязкой жидкости, лежащей на твердой поверхности и выведенной из состояния механического равновесия. Определены собственные частоты и коэффициенты затухания свободных колебаний капель различных жидкостей. Проведено сравнение результатов численного эксперимента и аналитической теории, известной для сферической капли.
Бесплатно
Электрические свойства комплексов углеродной нанотрубки (7,7) с одиночными атомами Li, Na, S и Se
Статья научная
Приводятся теоретические оценки влияния малых концентраций (~1 ат. %) атомов Li, Na, S и Se на электрическое сопротивление углеродной нанотрубки с металлическим типом проводимости. Рассчитанные зависимости сопротивления от разности потенциалов демонстрируют малое изменение сопротивления нанотрубки при взаимодействии с атомами щелочного металла. При внедрении атомов халькогенов в полость нанотрубки ее сопротивление увеличивается на мало зависящую от напряжения величину, в то время как адсорбция на внешней поверхности приводит к заметному увеличению сопротивления, возрастающему с увеличением разности потенциалов.
Бесплатно
Электронные и магнитные свойства сплава Гейслера Mn2CrSn: первопринципные исследования
Статья научная
С помощью теории функционала плотности исследованы электронные и магнитные свойства стехиометрического сплава Гейслера Mn2CrSn в зависимости от приложенного давления. Показано, что в сплаве могут существовать два магнитных состояния с низким (LMS) и высоким (HMS) магнитным моментом при меньшем и большем объеме элементарной ячейки, разделенные энергетическим барьером. При приложении всестороннего давления 1 ГПа данные состояния вырождаются по энергии. Фаза LMS характеризуется полуметаллическим состоянием, тогда как фаза HMS обладает металлическими свойствами. Константы магнитного обменного взаимодействия, а также температура Кюри в фазе LMS принимают меньшие значения, чем в фазе HMS.
Бесплатно
