Молекулярной структурой

Механические свойства пластмасс зависят от сочетания количества и ориентации наполнителей. Механические свойства ненаполненных композиций (смол) зависят от ориентации молекулярной структуры.

Естественными фракталами называют самоорганизующиеся самоподобные объекты, инвариантные к масштабу наблюдения. При анализе таких структур оказалось эффективным использование представлений о кластерах. В общем случае кластерами называют комплексные соединения, в основе молекулярной структуры которых лежит объемная ячейка из непосредственно связанных между собой атомов, играющая роль центрального атома. Под фрактальным кластером понимают структуру, образующуюся в результате ассоциации частиц при условии диффузионного характера их движения. Средняя плотность частиц фрактального кластера р(г) падает по мере удаления от образующего центра по закону [7]

Материальное тело. Модель материального тела, изучаемого в механике, не принимает во внимание его атомной и молекулярной структуры. Предполагается, что масса тела непрерывно «размазана» по его объему с некоторой объемной плотностью массы р. В элементе объема AV заключена масса dm —pdV. Элементы объема

Естественными фракталами называют самоорганизующиеся самоподоб-.ные объекты, инвариантные к масштабу наблюдения. При анализе таких структур оказалось эффективным использование представлений о кластерах. В общем случае кластерами называют комплексные соединения, в основе молекулярной структуры которых лежит объемная ячейка из непосредственно связанных между собой атомов, играющая роль центрального атома. Под фрактальным кластером понимают структуру, образующуюся в результате ассоциации частиц при условии диффузионного характера их движения. Средняя плотность частиц фрактального кластера р(г) падает по мере удаления от образующего центра по закону [7]

Молекулярная диффузия развивается в результате теплового движения молекул, атомов и ионов, поэтому коэффициент диффузии зависит от молекулярной структуры и термического состояния системы. Для газов он составляет величину порядка 2 -Ю-5 до 1-10~6 м2/сек.

Основной возможный соперник металла — стекло. Оно не ржавеет. Хрупкость стекла не является результатом его молекулярной структуры, она вызывается наличием поверхностных трещин.

Особенности 'Молекулярной структуры органических и кремний-органических соединений рассматриваются в работах (Л. 2, 40, 41].

Альфа- и бета-частицы, а также жесткое излучение, попадая в живые клетки, вызывают их разрушение. Это происходит в результате ионизации — выбивания электронов из их исходных атомов, в результате чего структура этих атомов, а также органических молекул может коренным образом измениться. Причем настолько сильно, что, например, длинная органическая молекула может быть разорвана на несколько частей. Такое изменение молекулярной структуры неизбежно воздействует на клетку в целом,: может привести к ее смерти или постоянной деформации (в некоторых случаях клетка может восстановиться целиком после временного регресса). Совершенно очевидно, что судьба каждой конкретной клетки зависит от дозы полученной ею радиации. Пагубные последствия слишком уж хорошо известны, и, думается, нет нужды о них здесь распространяться. Однако при тщательно контролируемом использовании потенциально смертельной радиации она может приносить пользу— при уничтожении микробов и злокачественных опухолей. Сейчас радиация широко применяется для стерилизации хирургических инструментов, но не обязательно нужно лежать в больнице, чтобы извлечь пользу от применения радиоизотопов в медицине. Даже самый здоровый человек иногда неожиданно нуждается, скажем, в уколе против столбняка в случае опасного пореза (или против различных тропических болезней в случае дальних путешествий в жаркие страны). До недавнего времени укол был связан с процедурой стерилизации (паром или кипящей водой) стеклянного шприца и стальной иглы до и после укола. Поршень и иглу нужно было отделять от стеклянного корпуса шприца, с тем чтобы все три части подвергались адекватной сте-

^тсюда можно сделать такой вывод: внешнее трение, до^но„щу^реннему^ TjiejaHio, есть явление молекулярное, вытекакйлеё из дискретной, атомно-молекулярной структуры материи и необъяснимое без ее рассмотрения, только на основе более грубых представлений или 1 общих рассуждений о молекулярных силах. Этот вывод \полностью согласуется с тем, что было нами сказано об эбщем характере или природе сил трения. Как указывает Энгельс, трение наряду с ударом есть основной механизм перехода механического движения в молекулярное. Отсюда ясно, что теория трения может строиться только на основе учения об атомно-молекулярном строении тел.

Характер и степень поглощения высокочастотной энергии диэлектриком зависит, главным образом, от состава и молекулярной структуры последнего; это относится, в частности, и к углям. Органическая масса гумусовых углей рассматривается нами как сложная гетерогенная смесь высокомолекулярных соединений, состоящих из пространственно-структурированных макромолекул разного строе-. ния. Последние, в свою очередь, состоят из сочетания различных элементарных структурных единиц, принципиально общим для которых является наличие ядерной части — конденсированных ароматических сеток, и валентно связанных с ними боковых радикалов — гидроароматических, гетероциклических и алифатических групп.

Другой характерной чертой этого периода является расширение областей применения технической оптики, для чего используются инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение и люминесценция. В результате исследований инфракрасного диапазона спектра и возможностей широкого практического использования этого вида излучения появилась новая область науки и техники — инфракрасная техника, а затем и новая область приборостроения — «оптико-электронные приборы». Получает дальнейшее развитие и спектроскопия — возникает инфракрасная спектроскопия — мощное средство для исследования молекулярной структуры веществ. Успехи, достигнутые в изготовлении фотографических объектов, значительно облегчили задачу массового изготовления спектрографов и других оптических инструментов и приборов.

Термопласты представляют собой полимеры с линейной макро-молекулярной структурой, которые при нагреве переходят в плавкое состояние и затвердевают при охлаждении. К термопластичным полимерам относятся полистирол и его сополимеры, полиакрилаты, полиэтилен, виниловые смолы, полиамид и различные фторуглерод-ные полимеры.

Для лакокрасочных покрытий, предназначенных для защиты металлов от коррозии в атмосферных условиях, важной характеристикой является паропроницаемость. По мнению ряда исследователей, проникновение влаги через полимерные материалы протекает по-разному: в одних существуют постоянные зазоры и поры, через которые в основном проникают молекулы воды, в других же зазоры возникают кратковременно в результате теплового движения макромолекул. Типичным представителем первого класса полимеров являются феноло-формальдегидные смолы, производные целлюлозы, полистирола, полиэтилена. Ко второму классу относятся полимеры типа кау-чуков, обладающие значительной упругостью. Влагопроницае-мость, а также влагопоглощение (водонабухание) находятся в сильной зависимости от структуры органических полимеров. При этом различают полимеры с трехмерной структурой и линейные. Полимеры с трехмерной структурой, например феноль-ные смолы, отличаются сильно разветвленной молекулярной структурой, вследствие чего молекулам водяного пара и воды приходится преодолевать большой путь. Поэтому влагопрони-цаемость фенольных смол относительно мала.

Субмикроскопические неровности рассматриваются на участках поверхности, размер стороны квадрата которой измеряется от 1 до 10 мкм (10~ Б мм, или 1000 А). Геометрические несовершенства этой области определяются молекулярной структурой поверхности, она пока не имеет специального назначения, почти совершенно не изучена, так как лежит за пределами чувствительности современных приборов.

Установлено, что температурные коэффициенты плотности связаны с молекулярной структурой жидкости. Так, с увеличением степени полимеризации у ПМС тем-Ill

Нас интересует поток не идеальной жидкости, а реального газа или пара, текущего через сложные каналы проточной части. Для этого поставим и решим задачу нахождения поля скоростей рабочего агента с учетом его вязкости, с которой связана теплопроводность рабочего агента. Указанные явления обусловлены молекулярной структурой рабочего агента, причем основные закономерности, связывающие напряжение трения и количество переносимого тепла с распределением скоростей и температур, могут быть строго выведены из кинетической теории совершенной жидкости или газа (см. [15], стр. 431). С макроскопической точки зрения эти закономерности задаются вперед как некоторые дополнительные физические законы. В нашем случае воспользуемся общеизвестным законом Ньютона, выражающим касательное напряду жение трения т,-/ через скорость скольжения -~- :

По аналогичной методике выполнялась обобщенная обработка данных и по другим физическим характеристикам по линии насыщения — поверхностного натяжения (рис. 3), теплопроводности жидкости (рис. 4), теплосодержания (рис. 5), удельных весов жидкости (рис. 6), удельных весов пара, вязкости и теплопроводности газов и паров (рис. 7) и т. д. Можно отметить, что, несмотря на весьма различные свойства сред (например, полярные и неполярные жидкости), связанные с их молекулярной структурой, имеет место согласование, позволяющее говорить о наличии общих закономерностей в пределах достаточно широких групп веществ. На рис. 8 приведена обработка данных по физическим свойствам жидкости и пара на линии насыщения сравнительно более узкой группы веществ — фреонов. Как видно из графиков, здесь имеет место значительно лучшее соответствие данных, дающее отклонение точек в обобщенных координатах, не выходящее за величину нескольких процентов.

Вопросы теплообмена в разреженном газе имеют серьезное значение в вакуумной технике и расчетах теплового режима тел, летающих в верхних слоях атмосферы. До сих пор мы считали текущую среду непрерывной, пренебрегая ее молекулярной структурой. Эта существенная абстракция хорошо оправдывается до тех пор, пока средняя длина свободного пробега молекул Л весьма мала по сравнению с размерами обтекаемого тела. Когда Л становится соизмеримой с линейными размерами тела /„, пренебрежение молекулярной структурой газа становится недопустимым. Следовательно, физическое определение степени разреженности газа неотделимо от размеров тела или системы тел, с которыми этот газ взаимодействует. В связи с этим разреженным считается газ, средняя длина свободного пробега молекул которого соизмерима с размерами рассматриваемого тела.

Поверхностное натяжение является специфическим свойством жидкости и связано с ее молекулярной структурой. Молекулы на поверхности жидкости, взаимодействуя друг с другом, стремятся занять возможно меньшую площадь. Для того чтобы увеличить эту площадь, необходимо совершить работу по отрыву их друг от друга: Работа, которую нужно затратить на увеличение площади, соответствует свободной энергии поверхностного слоя. Вследствие тенденции жидкости занять минимальный объем ее поверхность находится как бы в состоянии натяжения. В любой точке и во всех направлениях по поверхности это натяжение одинаково. Обычно оно выражается силой в динах, действующей под прямым углом на 1 см поверхности жидкости.

Способность присадок повышать индекс вязкости обусловлена загущающей способностью полимера, которая является функцией молекулярного веса и степени изменения собственной вязкости полимера с изменением температуры. Изменение собственной вязкости полимера связано с растворимостью и, вероятно, со многими другими факторами. Важным свойством является также стойкость полимера к механической деструкции, т. е. его способность при механическом воздействии противостоять сдвигу. Стойкость к механической деструкции полимеров изменяется обратно пропорционально их молекулярному весу и тесно связана с молекулярной структурой и характером сил сцепления, действующих в каркасе полимера.

В настоящее время имеются как косвенные, так и прямые доказательства того, что вещество в жидком состоянии обладает характерной для него молекулярной структурой, родственной той, которой оно обладает в твердом состоянии. Косвенным доказательством этого являются факты относительно небольшого изменения объема при плавлении, малое изменение с температурой теплоемкости, коэффициента сжимаемости и коэффициента расширения .и т. д. Прямое доказательство наличия молекулярной структуры в жидком состоянии дают оптический и рентгеноскопический методы исследования строения вещества.

Итак, установив некоторое соответствие между структурами вещества в жидком и твердом его состояниях, мы положим в основу классификации жидких высокотемпературных теплоносителей принцип разделения их на группы с одинаковой молекулярной структурой в твердом состоянии и одним и тем же типом связей. В соответствии с классификацией, принятой в кристаллохимии, мы разделим все жидкие высокотемпературные теплоносители на три основные группы: