Детальная информация

Название: Исследование специфики фазовых переходов в гомологическом ряду н-алканов методом дифференциальной сканирующей калориметрии: выпускная квалификационная работа магистра: направление 03.04.02 «Физика» ; образовательная программа 03.04.02_09 «Физика конденсированных сред и функциональных наноструктур (международная образовательная программа)»
Авторы: Борисов Артем Константинович
Научный руководитель: Журихина Валентина Владимировна; Марихин Вячеслав Александрович
Другие авторы: Каасик Владимир Паулович
Организация: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций
Выходные сведения: Санкт-Петербург, 2021
Коллекция: Выпускные квалификационные работы; Общая коллекция
Тематика: Калориметрия; Фазовые переходы; Кристаллы; Теплоемкость; Теплопроводность; н-алканы; материалы с изменяющейся фазой; нанозародыш новой; фазы; энтальпия; n-alkanes; phase change materials; new; phase nanonucleus; enthalpy
УДК: 536.6; 536.42; 548; 536.2
Тип документа: Выпускная квалификационная работа магистра
Тип файла: PDF
Язык: Русский
Код специальности ФГОС: 03.04.02
Группа специальностей ФГОС: 030000 - Физика и астрономия
Ссылки: Отзыв руководителя; Рецензия; Отчет о проверке на объем и корректность внешних заимствований
DOI: 10.18720/SPBPU/3/2021/vr/vr21-2125
Права доступа: Доступ по паролю из сети Интернет (чтение)

Разрешенные действия:

Действие 'Прочитать' будет доступно, если вы выполните вход в систему или будете работать с сайтом на компьютере в другой сети

Группа: Анонимные пользователи

Сеть: Интернет

Аннотация

Исследовались фазовые переходы в гомологическом ряду н-алканов: гексадекане С ₁₆H ₃₄, гептадекане С ₁₇H ₃₆, октадекане С ₁₈H ₃₈, нонадекане С ₁₉H ₄₀, эйкозане С ₂₀H ₄₂, генэйкозане С ₂₁H ₄₄, докозане C ₂₂H ₄₆, трикозане C ₂₃H ₄₈, тетракозане C ₂₄H ₅₀ и пентакозане C ₂₅H ₅₂, а также композиты на основе нонадекана с добавлением нанопорошков металлов методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Получены зависимости теплоемкости от температуры образцов в циклах нагревание – охлаждение. Показано, что в н-алканах переход из твердого состояния в жидкое протекает в два этапа. Для устранения методических погрешностей и получения истинных термодинамических параметров фазовых переходов применен специальный метод экстраполяции, требующий проведение ДСК экспериментов с вариацией скоростей сканирования в широком диапазоне. Разработан экспериментальный метод разделения наложившихся пиков теплоемкости на термограммах ДСК. Показано, что фазовый переход первого рода имеет гетерогенную природу и является размытым фазовым переходом. Применение теории самосогласованного поля для анализа твердофазного перехода в н-алканах позволило определить значения элементарных объемов превращения для каждого из исследованных образцов. Оказалось, что объемы нанозародышей новой фазы в четных и нечетных н-алканах заметно отличаются, что связано с особенностями взаимной укладки ламелей. Выявлены особенности областей возникновения нанозародышей твердофазного перехода: в четных н-алканах фазовый переход зарождается в кристаллических сердечниках ламелей, а в нечетных – в межламелярных прослойках. При анализе теплофизических свойств показано, что н-алканы имеют наиболее высокие удельные молекулярные термодинамические свойства сравнению с другими материалами в температурной области жизнедеятельности людей. Впервые при введении наноразмерных порошков металлов в н-алкан получено увеличение теплопроводности в 5 раз, вследствие изменения структуры матрицы.

Phase transitions in the homologous series of n-alkanes: hexadecane С ₁₆H ₃₄, heptadecane С ₁₇H ₃₆, octadecane С ₁₈H ₃₈, nonadecane С ₁₉H ₄₀, eicosane С ₂₀H ₄₂, heneicosane С ₂₁H ₄₄, docosane C ₂₂H ₄₆, tricosane C ₂₃H ₄₈, as well as composites based on nonadecane with the addition of metal nanopowders, were studied by differential scanning calorimetry. The dependences of the heat capacity on the temperature of the samples were obtained in the heating - cooling cycles. It has been shown that in nalkanes the transition from solid to liquid state occurs in two stages. To eliminate methodological errors and obtain the true thermodynamic parameters of phase transitions, a special extrapolation method was used, which requires DSC experiments with varying scan rates in a wide range. An experimental method has been developed for the separation of superimposed peaks of heat capacity on DSC thermograms. It is shown that the first-order phase transition is of a heterogeneous nature and is a diffuse phase transition. The application of the self-consistent field theory to the analysis of the solid-phase transition in n-alkanes made it possible to determine the values of the elementary transformation volumes for each of the studied samples. It turned out that the volumes of new phase nanonuclei in even and odd n-alkanes differ markedly, which is associated with the peculiarities of the mutual packing of the lamellas. The specific features of the regions of emergence of solid-phase transition nanonuclei are revealed: in even n-alkanes, the phase transition originates in the cores of the lamellas, and in odd ones, in the interlamellar layers. When analyzing the thermophysical properties, it was shown that n-alkanes have the highest specific molecular thermodynamic properties in comparison with other materials in the temperature range of human life. For the first time, with the introduction of nanosized metal powders into an n-alkane, an increase in thermal conductivity by a factor of 5 was obtained due to a change in the structure of the matrix.

Права на использование объекта хранения

Место доступа Группа пользователей Действие
Локальная сеть ИБК СПбПУ Все Прочитать
Интернет Авторизованные пользователи СПбПУ Прочитать
Интернет Авторизованные пользователи (не СПбПУ)
-> Интернет Анонимные пользователи

Статистика использования

stat Количество обращений: 2
За последние 30 дней: 0
Подробная статистика