Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИИ ЛЬДА

Работа №56287

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

физика

Объем работы40
Год сдачи2017
Стоимость4750 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
151
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ВВЕДЕНИЕ 2
Глава 1. ЛЁД И ЕГО СВОЙСТВА 5
1.1. Вода. Водородная связь 5
1.2. Лед и его структура 8
1.3. Дефекты структуры 10
1.4. Экспериментальные факты по диэлектрической спектроскопии льда 12
Глава 2. МОДЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИИ ЛЬДА. СЛУЧАЙ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР 14
2.1. Общая динамическая модель релаксации 14
2.2. Комплексная диэлектрическая проницаемость льда. Время релаксации .... 17
2.3. Аномальная диффузия 21
2.4. Сравнение с экспериментом 26
Глава 3. МОДЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИИ ЛЬДА. РАСШИРЕНИЕ НА НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ 28
3.1. Обобщенное выражение для среднеквадратичного отклонения протонов . 28
3.2. Комплексная диэлектрическая проницаемость льда. Время релаксации .... 30
3.3. Сравнение с экспериментом 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Диэлектрические материалы были и остаются важнейшим элементом технических устройств. Широкое использование диэлектриков в системах производства, хранения, накопления и преобразование электрической энергии, разработка современных космических и экологически безопасных систем предъявляют всё более высокие требования к функциональным свойствам диэлектрических материалов.
Материалы с водородными связями привлекают внимание в технике своими высокими изоляционными свойствами. Они могут быть использованы при эксплуатации изоляции в экстремальных условиях (высокие температуры и частоты, высокие напряженности поля, действие ультразвука). Возникает необходимость глубокого исследования механизма диэлектрической релаксации в кристаллах с протонной проводимостью. Образцовым материалом для этого может служить монокристаллический лёд, в котором релаксация протонов по водородным связям есть миграция дефектов структуры двух видов: ионизационные H3O+/OH- и ориентационные L-D дефекты Бьеррума [1].


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В качестве заключения сформулируем основные выводы и результаты выпускной квалификационной работы
1. Построена модель диэлектрической релаксации гексагонального льда
(Ih), которая объяснила природу происхождения температурного кроссовера при T=230±3 K. Согласно разработанной модели, наблюдаемый кроссовер определяется изменением механизмов релаксации. При высоких температурах (T>T) релаксация, обусловленная преимущественно диффузией L-D
ориентационных дефектов Бьеррума трансформируется в релаксацию,
+ -
обусловленную ионизационными H3O /OH дефектами при низких
температурах (T температуры кроссовера Tc=232 К, которое хорошо согласуется с
экспериментально наблюдаемым значением.
2. Построенная модель диэлектрической релаксации гексагонального льда
(Ih) расширена на низкие температуры. В результате обобщения удалось объяснить природу происхождения второго температурного кроссовера при Гс=154±3 K. Согласно расширенной модели наблюдаемый кроссовер
обуславливается захватом ионизационных дефектов в ловушки, формируемыми L-D дефектами, при низких температурах. В результате механизм релаксации снова изменяется, ионизационные дефекты замедляются, а релаксация обуславливается комплексами из ориентационных дефектов с захваченными ионными дефектами. В результате процедуры подгонки найдено значение температуры кроссовера Tc& 156 К, которое хорошо согласуется с
экспериментально наблюдаемым значением. 



1. Bjerrum N., Structure and properties of ice / N. Bjerrum // Science. - 1952. - V. 115, 2989. - P. 385-390.
2. Johari G. P., The dielectric properties of ice Ih in the range 272-133 K / G. P. Johari, E. Whalley //The Journal of Chemical Physics. - 1981. - V. 75, 3. - P. 1333-1340.
3. Frohlich H., Theory of dielectrics: dielectric constant and dielectric loss./ H. Frohlich - Clarendon Press, 1958. - 251 p.
4. Debye P., Polar Molecules / P. Debye // Dover, New York.-1954.
5. Cole K. S., Dispersion and absorption in dielectrics I. Alternating current characteristics/ K. S. Cole, R. H. Cole //The Journal of chemical physics. - 1941. - V. 9, 4. - P. 341-351.
6. Ice XV: a new thermodynamically stable phase of ice / C. G. Salzmann, P. G. Radaelli, E. Mayer, J. L. Finney //Physical review letters. - 2009. - V. 103, 10. - 105701.
7. Головин Ю. И., Вода и лёд - знаем ли мы о них достаточно / Ю. И. Головин //Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6, 9. - С. 66-72.
8. Barnes W. H., The Crystal Structure of Ice between 0 degrees C. and-183 degrees
C / W. H. Barnes //Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character. - 1929. - V. 125, 799. - P. 670-693.
9. Peterson S. W., A single-crystal neutron diffraction study of heavy ice / S. W. Peterson, H. A. Levy //Acta Crystallographica. - 1957. - V. 10, 1. - P. 70-76.
10. Bernal J. D., A theory of water and ionic solution, with particular reference to hydrogen and hydroxyl ions / J. D. Bernal, R. H. Fowler //The Journal of Chemical Physics. - 1933. - V. 1, 8. - P. 515-548.
11. Bjerrum N., K. danshe Vidensk. Selsk., Mat / N. Bjerrum //Fys. Medd. - 1951. - V. 27, 3.
12. Camp P. R., Physics of Ice./ P. R. Camp, W. Kiscenick, D. A. Arnold //Plenum Press New York - 1969.
13. Granicher H., Review on problems op the physics op ice / H. Granicher //Physics of ice: proceedings. - 1969. - P. 1.
14. Jaccard C., Theoretical and experimental studies of the electrical properties of ice / C. Jaccard //Helv. Phys. Acta. - 1959. - V. 32. - P. 89.
15. Auty R. P., Dielectric properties of ice and solid D2O / R. P. Auty, R. H. Cole //The Journal of Chemical Physics. - 1952. - V. 20, 8. - P. 1309-1314.
16. Johari G. P., The orientation polarization in hexagonal ice parallel and perpendicular to the c-axis / G. P. Johari, S. J. Jones //Journal of Glaciology. - 1978. - V. 21, 85. - P. 259-276.
17. Gough S. R., Dielectric behavior of cubic and hexagonal ices at low temperatures / S. R. Gough, D. W. Davidson //The Journal of Chemical Physics. - 1970. - V. 52, 10. - P. 5442-5449.
18. Johari G. P., Dielectric Properties of Polycrystalline D $ _ {2} $ O Ice Ih (hexagonal) / G. P. Johari, S. J. Jones //Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - The Royal Society, 1976. - V. 349, 1659. - P. 467-495.
19. Kawada S., Dielectric anisotropy in ice Ih / S. Kawada //Journal of the Physical Society of Japan. - 1978. - V. 44, 6. - P. 1881-1886.
20. Kawada S., Dielectric properties of heavy ice Ih (D2O Ice) / S. Kawada //Journal of the Physical Society of Japan. - 1979. - V. 47, 6. - P. 1850-1856.
21. Murthy S. S. N., Slow relaxation in ice and ice clathrates and its connection to the low-temperature phase transition induced by dopants / S. S. N. Murthy //Phase Transitions. - 2002. - V. 75, 4-5. - P. 487-506.
22. Dielectric Relaxation Time of Ice-Ih with Different Preparation / K. Sasaki, R. Kita, N. Shinyashiki, S. Yagihara //The Journal of Physical Chemistry B. - 2016. - V. 120, 16. - P. 3950-3953.
23. Worz O., Dielectric properties of ice I / O. Worz, R. H. Cole //The Journal of Chemical Physics. - 1969. - V. 51, 4. - P. 1546-1551.
24. Glass transitions in aqueous solutions of protein (bovine serum albumin) / N. Shinyashiki, W. Yamamoto, A. Yokoyama et al. //The Journal of Physical Chemistry B. - 2009. - V. 113, 43. - P. 14448-14456.
25. The dynamic crossover in dielectric relaxation behavior of ice I h / I. Popov, A. Puzenko, A. Khamzin, Y. Feldman //Physical Chemistry Chemical Physics. -
2015. - V. 17, 2. - P. 1489-1497.
26. Roling B., Ion transport in glass: Influence of glassy structure on spatial extent of nonrandom ion hopping / B. Roling, C. Martiny, S. Bruckner //Physical Review B. - 2001. - V. 63, 21. - P. 214203.
27. Metzler R., Anomalous diffusion and relaxation close to thermal equilibrium: a fractional Fokker-Planck equation approach / R. Metzler, E. Barkai, J. Klafter //Physical review letters. - 1999. - V. 82, 18. - P. 3563.
28. Зелёный Л. М., Фрактальная топология и странная кинетика: от теории перколяции к проблемам космической электродинамики / Л. М. Зелёный, А. В. Милованов //Успехи физических наук. - 2004. - Т. 174. - №. 8. - С. 809852.
29. Gefen Y., Anomalous diffusion on percolating clusters / Y. Gefen, A. Aharony,
S. Alexander //Physical Review Letters. - 1983. - V. 50, 1. - P. 77.
30. Zwanzig R., Nonequilibrium statistical mechanics./ R. Zwanzig - Oxford University Press, 2001.
31. Kou S. C., Generalized Langevin equation with fractional Gaussian noise: subdiffusion within a single protein molecule / S. C. Kou, X. S. Xie //Physical review letters. - 2004. - V. 93, 18. - P. 180603.
32. Le Mehaute A., Fractal Geometries Theory and Applications./ A. Le Mehaute - CRC Press, 1991
33. Владимиров В. С., Уравнения математической физики./ В. С. Владимиров - М.: Наука, 1981. - 512 c.
34. The Two-Parametric Mittag-Leffler Function / R. Gorenflo, A. A. Kilbas, F. Mainardi, S. V. Rogosin //Mittag-Leffler Functions, Related Topics and Applications. - Springer Berlin Heidelberg, 2014. - P. 55-96.
35. Luchko Y., Operational method in fractional calculus / Y. Luchko //Fract. Calc. Appl. Anal. - 1999. - V. 2, 4. - P. 463-488.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.