автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Исследование фазового перехода в жидкой сере методом молекулярного рассеяния света в температурном интервале 125-300 градусов С



азербайджанский индустриальный университет

им. М. ЛЗИЗБЕКОВА

На прапах рукописи

)

ТАТИАШВИЛИ НАНА АМИРАНОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА В ЖИДКОЙ

СЕРЕ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА В ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ 125—300 °С

Специальность 05.14.05 — Теоретические основы теплотехники

АВТОР ЕФ ЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

л

В а к у —

1991

РаГ.о;а выполнена на кафедре теоретической к общей теплотехники и теплоэнергетических установок Грузинского технического университета и Институте высоких температур АН СССР.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор М. Е. КИПШИДЗЕ,

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Л. Г. КОБЗУНЕНКО.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ГАСАНОВ Г. Т.,

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

ЮДИН И. К.

Ведущая организация — Тбилисский филиал фирмы «ПЛАТАН».

Защита состоится «. 1991 г. в «час. на заседании специализированного совета К 054.02.07 при Азербайджанском ордена Трудового Красного Знамени индустриальном университете им. М. Азизбекова по адресу: г. Баку, 370601, пр. Ленина, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «,'^Г» ^. . 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, вед. научи, сотр., к. т. и.

ПОЛЕТАЕВ Л. Н.

1 ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Трудна найти область человеческой деятельности, где бы не использовалась сера. Она применяется в производстве 68 из 150 основ ншс химических продуктов, определяют»« промышленный потенциал государства. В последние годы сера предложена в качестве перспективного теплоносителя идя среднетеше-ратурных тепловых труб (350...700°С), где жидкие металлы имеют слишком низкое давление паров, а органические жидкости ухе разлагаются. Сера малотоксична, не подвержена термическому и радиационному разложении, что позволяет использовать её в атомных реакторах.

С научной точки зрения сера привлекает внимание тем,' что ова характеризуется аномальным ходом температурной зависимости практически всех её свойств при температуре Т4 « 159°С, которая по форме температурной зависимости теплоемкости называется Л -точкой. При атом, одни свойства, такие как: теплоемкость, вязкость, изотермическая сжимаемость, изменяются очень резко, скачком.Некоторые другие свойства серы, такие как: плотность, диэлектрическая проницаемость, показатель преломления в этой точке испытывают излом температурных зависимостей.

Аномальное поведение свойств жидкой сери в окрестности ТА объясняется началом интенсивной полимеризации: кольца S, раскрывайся и образуются мономеры о двумя свободными концами, затем эти мономеры соединяются в линейные полимерные цепи, которые ' могут содержать до 10® атомов серы.

Опираясь на апологию между полимером и решеточной моделью магнетика, развитой де Хеаом, в работах Уилера, Кеннеди и Офетя процесс равновесной полимеризации серы представлен как фазовый переход 2-го рода в слабом внешнем магнитном поле, внрахаадецся

через константу разрыва кильдевой молекул« сери. Из-за малости этой константы в сере ыолно наблщать е явном вице критические явления, характерные для фазового перехода эдца полимеризации. Это позволяет использовать серу в качестве модельного вещества, в котором наиболее ярко проявляйся особенности как разового перехода.

Одним из наиболее информативных методов исследования критических явлений в кнцкост>эс является ы:олекулярноо рассеяние света. В то же вра/л на сегодняшний день закономерности рассеяния света в аддкой сере пректг'.ески не изучены. Имеющиеся ксследочания Ве-цоли и др., а также Зенини к Тока проведены в нестационарных условиях при вехгрерывноь. нагреве сери и носят скорее качественный характер,

' Цель работы. Целью диссертационной работы является:

- создание экспериментальной установки для исследования молекулярного рассеяния сЕета я гидкой сере;

- определение температурной заысишсти интенсивпоста рассеяния света в интервале температур 125...300°С и установление на основе анализа полученных- аномальных аффектов рассеяния механизмов, ответственных за ати аномалии;

- определение абсолютного значения коэффициента рассеяния в жидкой сере;

- определение методом фотонной корреляционной спектроскопии СФКС) размеров полимерных образований в жидкой сере при переходе полимеризации.

Научньд новизна. В работе представлены результаты экспериментального исследования интенсивности рассеяния свата в жидкой сере в широкой окрестности критической точки жидкость-жидкость 7* . Впервые обнаружено, что в близ': Тд интенсивность рассеяния возрастает на 2-3 порядка. На основе анализа возможных механизмов

рассеяния показано, что в случае серы основной вклад вносит рассеяние на ^дуктуацлях концентрации полимерной <íаз'1, в отличие от обычной критическом точка кицкость-гшр, где рассеяние происходит на руктуациях плотности. Это свидетельствует о нроявлении нового механизма рассе.тшм света в изотропной жидкости, эквивалентного рассеянии второго поряцка на критических флуктуециях вблизи точки фазового перехода второго рода.

Впервые измерен размер полимерных образований в жидкой сере методом ФКС и обнаружен резкий рост утих размеров в окрестности"!^.

Практическая ценность. Вблизи вязовых переходов 2-го рода возникает некоторая область универсальности и eco сопутствующие критические явления относятся к одном:» к тому же классу универсальности. Поэтому информация о характере рассеяния сЕета в сера мокет слукить для понимания процессов, происходящие в подобных системах, и моделирования различных явлений в теории равновесной полимеризации как фазового перехода.

Автор защищает:

1. Экспериментальную установку для исследования молекулярного рассеяния свете в жидкостях.

2. Результаты экспериментального исследования интенсивности рассеяния света е кидкой сере в широкой окрестности критической точки Т, (125. ,.303°С), s том числа аномальный характер рассеяния вблизи Тд , и анализ полученных результатов, позволяет utíi сделать вывод о наличия е кликой сере нового механизма рассеяния, начищавшегося раиео только в твердых телах.

Апросммя работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались в обсуждались на: семинврэ лаборатории & 38 ИВТАИ (Москва,1906,1990 гг.); ХП tíesury народной конференции по свойствам (ВенаДЗао r.)¡ всесоюзном совепении "Научные основа создания эивргосберегошей техники i технологии" (Москва,1990 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 печенных работы.

Структура и объем работы» Диссертация состоит из пяти глав, выводов, приложения и бпблиогра^ческого указателя. Объем диссертации составляет 94 страницы машинописного текста, 37 рисунков и 6 таблиц. Приложение включает часть непосредственных экспериментальных данные к состоит из 2 таблиц объемом 7 страниц. Библиография Еклэтает 78 наименований.

СОДЕЕШИЕ РАБОТЫ

Первая глг а является вводной. Здесь обоснована актуальность темы, определена постановка задачи и исследования, показана её новизна.

Во второй главе диссертации дается обзор экспериментальных и теоретических работ по физико-химическим свойствам жидкой серы в температурном интервале 125.. .300°С, е том числе по аномальному поведении свойств серы в окрестности температуры Тд , а также аввлиа ¿работ, посвященных исследованию интенсивности рассеяния света в жидкой сере. Показано, что в выполненных к настоящему времени исследованиях оптические свойства серы изучены значительно хухе, чем такие свойство, как теплоемкость, вязкость, скорость ультразвука, диэлектрическая проницаемость и другие. Практически не исследованы особенности рассеяния света в узкой окрестности критической точки Тд , представляющие наибольший интерес с точки зрения теории критических явлений в жидкостях.

В третьей главе описываются техника эксперимента и метод исследования. В работе использованы два метода: метод классического рассеяния света (измерение интегральной интенсивности рассеяния и (6) под развит углами 0) и метод фотонной корреляционной спектроскопии, основанный на корреляции ротонов.

Изучение флуктуация в рассеянных ксслецуемым веществом в сво-вых дучках осуществляется в обоих сдучсях кетовом фотоэлектрон-го детектирования. Оптический цвтекгср надает отдельные модуль-(|о'1оотсчётсв, скорость котсрих пропорциональна интенсивности юоеиния света J(+ ).

Дополнительная обработка сигнала оптичесяогс детектора о ио-)щью многок шальнох'о коррелятора аозтляет определить от рассе-шшдх неоднородностеИ корреляционнуи функцию интенсивности.Поо-з обработки 1'ор]«лядиоино1! вычисляются рззультаты: срад-

1Й радиус частиц, индекса колидисперсности и стандартное огкло-зшга.

Для проверю1 получении иетодом ФКС размеров использован зкке ыетоц асимметрии рассеянии.

Обработке результатов измерений осуществлялась автоматически помощью диалогово-вычислительного комплекса ДШ-?1.1.

Исследования проводились ни установке, блок-схема которой по-азана на рис.1. Основными её алеиенть;.м являются источник света, птичаскио слою! ^оршровгния погзшего (0= 160°), проходящего 0= 0°) I! рассеянього (0= ¡ю*") излучений, иоБоротнов устро^ст-:о, слстсии териостаб.ишз¡иг.ш и измерения иишчрагуры, в!/.иула с юслеадеы!«.: веществом '! система регистрации ,лоречяоле!|ншс ниш-.! 1злуылшЛ.

Ясточш1ком с оналруьл^го излучен.ц слукил Не-ЗМ ь лазер ЛГ-38 ! \ -- 0,6328 ккм) моадостьл п0 Шт. После ограничения ирисовой Di.nU аг.'.оч 04 лгзр>чи£*. л^ч $окусирп::а..'.ся линзой Л( (? = 75 ми) : цеь-.'р уш ;ты с иоелегуожм вмцестяи., установленной на нсцод-=:1лнск-1 столько гоннадтро-сиентроиетра ГО-5.

С огощшешш .тиецл-.сч: на хо.чсоли ьидо.доного усч^оГгства Лленочнс" иолчр'.З! 1 .-р, раоииюхснни:! перец ф-лоидоодиж ус!,: , /л-и'льзс1;;.'.'н;я идя уотанояки трес!у<\-:г'5. гол^н'рищш

луча, рассеянного обра8нам под углам i)0°. Изображение рассеитаю-дего ойьемв на $отокатоде формировалось о помощью цр.афрата Оц , 05 и линзы Лг (F = 75 ш). В качества фотоприеиника использовался фотоумножитель ФЭУ-136, рвОо^аиций л режиме счета фотонов. Счё? импульсов фотоотсчётов осуществлялся с ясмоцьа элэктроано-счётного частотомера. Для временного анализа рассеянного излучения имщ/льсн фотоогсчёгоь 'подевались такяе на 64-канальный тигровой коррелятор.

Для измерения поглощении сьета в жидкой серо излучение лазера, прошедшее через с !разец и ограниченное длафрап/.ой Qi , заводилось на и «ль De ioTonvueui-.cro устройства через гибкий мяого-э

модовый световод CBg и собираивди линзу Л30? » 50 ыМ). Для контроля эа интенсивность*) излучения лазера ДГ-38 часть этого излучение отводилась при помощи призьы-раощепителя ПР и подавалась через аналогичную систему, вклвчывщи диафрагму Da • гибкий световой СБ! и линзу Дл на $отопр.шмное устройство. Молочные стекло (1Ю) применялис! для осреднения мощности цучка по сечению световода. Нейтральные фильтры (НО) служили для ослабления мощности пучка дл требуемого значении. Иторки lUj.li^ и Ш3 предназначен« для поочередного перекрытия излучения в соответствии с виОрмнш реяш/ом измерений.

Для поддевания требуемого температурного реяиш измерений был разработан диухконгурный электрический термостат с диапазоне.« регулирования температуры 20-300°С и точностью ториостатиро-ввиня ~ I.I0"2 °С. Термостат жестко фиксировался на несодвиа-

ысм столике гонисшетра-снектромиграТС-б. Блш.-схаыа систеш!-

термостабилизации и измерения тешерагурц представлена ьа рис.2. Для прецизионного регулирования тошературы первого контура использовался медно-кангаашоаыа мост, накатанный на циллндричзс-коВ поверхности подлого огакааа I. кошара top Р3003, работащий

в режиме калибратора напряжений, включался как задятчик температуры. ■

Во втором контуре термостата точность регулировании температуры 0,1°С. Для регулирования температуры использовались три высокоточных регулятора БЕГ-З. Датчиком основного нагревателе служила хромель-копеленвя термопара, зачекененнея в адяжниевыЯ ста кан 2. Для измерения температуры в рабочем объеме использовался образцовый термометр сопротивления мирки ТСПН-1, показания которого регистрировались на цздсесм вольтметре Щ-31 по компенсационному методу.

Особое внимание было уделено изготовлению рабочего участкь установки. Так, волизи критической точки Тд сильно возрастает вязкость серы (приблизительно на 4 порядка), при этом ссрэ становится из светлохелтой прозрачной жидкости темно(1урой и малопрозрачной. Хроме того, в твердой серо при температуре 98°0 происходи! фазовый переход с инверсией плотности, что требует от кюветы повышенной прочности в процессе плавления серы. Поскольку использование стандартных клеенниг гаяет искличалоо!, были изготовлены специальные толстостенные цилиндрические кгшеты из оптического плагленого ■ кварца. Внутренний диаметр такой кюветы составлял 5, наружный - 25, а высота - 40...50 мм.

Для исследовгния рассеяния света испол1.зсвелась ул >трачиотая соря производства ВКШСЕРА (г.Львов). Несмотря на высокую исходную степень чиототн, серо подвергалась дополнительной очистке, состоящей в основном в многократной пзрогонке в ваадук.е.

Четвертая глава диссертации поовяшена анзливу погрешнее? ой измерений. В эксперимента ьзмерялась температурная зависимость относительной интенсивности рассеяния Я'« Jl¡ . Колебания интенсивности :зозбунца«щего свота ьа время икопериаента исключались норыиуошой измененных ьилчоний л ^ ка :

С. Ло у- и Ло_Л- Лад (

^ Лео " Ь "

Погрешность результатов измерений интенсивности рассеяния обус ловлена статистижякоР. природой сигнала фотодетектора, наличизы темнового шума и нестабильности СЭУ при больших засветках. Тек вой шуу системы счйта фотонов был стабилен и не превышал 20 —

Cf

Случайная погрешность измерений, связанная.с конечным числом сосчитанных импульсов, определялась по $орн/лб

<

N

Нестабильность ОЗУ была минимизирована снижением максимальных скоростей счета значения 2-10® ими/сек. однако основной вкле а погрешность измерения интенсивности рассеяния дают погрешнее в установке кюветы и поглощение света образцом. Погрешность в тановко квветы вызывает разность оптических путей пучков J (5 и J (0°) в образце. При несовпадении оси кюветы о осью повор< ного устройства на С,1 мм погрешность измерения интенсивности соота'влялк 1%.

Поглощение возбуждавшего свети в жидкой сере нагревает её

дТ* сгРМ/с1в/2яч>,

где 2 см"1 - коа^фициент поглощения света образцом;Р - I нооть возбуждающего света, мЗт; \'= 4.Ю-8 Вт/си, К - тешшпр! водность жрдкой серы; с1~0,26 см - радиус кивегы;с^я.з.кг' - раадуо луча возбуждающего свети. Пш мощности излучения лаь £0 кВт,дТа 0,2°С, чти к было замечено во время измерении. П регрев же на &ТМ0,2Г'С дает погрешность ь измерении ингенси носта рассеяния света пр*3.яизгтельно

Йьполненние оценгл показывают, чю реальная погрешность л

мерен* я; интенсивности светорассеяния составляет 11%. ■

П{и измерении размеров неоднородностеК Г0 в жидкой сере пр» перехсцз полимеризация относительная погрешность оценивалась из выражения

'о _

(4)

а 2/о; -¿Л- = О»Т/4 (Т|- вязкость серы), а погрешность

где

измерения коэффициента диффузии

йг0

П ] Ьф/21 I

(5)

Погрь^ность длины волны

«д. Ю-5 и вклад в погреш-

ность определения Р пренебрежимо мал. Второе слагаемое - темпе-:ть по 68

4 I

ратурная погрешность показателя преломления составляет 5.10 град ,

Погрешность

, обусловленная геометрическими и кон-

структивными факторами7 определялась в основном неточностью установки кювета. При точности установки кюветы ~ 0,1 мм рассматриваемая погрешность составляла приблизительно I*.

Относительная погрешность измерения времени корреляции

была обусловлена случайной и систематической составлявшими б • Случайная погрешность «5тк определялась разбросом точек автокорреляционной функции и была уменьшена путем увеличения времена измерения корреляционной функции.

Источника систематической составляющей погреагаостк даит погрешность приблизительно 2$. Такин образен суммарная погриь-цость измерения размеров неоднородностэй г0 составляет 4% я определяется, в основном, погрешностью измерения ко&йвдиеята диффузии. -

В пятой главе излагаются результата измерений интенсивности рассеяния света в жщкой сере и размеров неоцнороцносгей а юс ана~

лиз. Измерения интенсивности рассеяния света осуществлялись ион углом 90°. Доя контроля за стабильностью излучения лазера дополнительно измерялась интенсивность возбухдащего излучения J (180°), а для измерения поглощения света в сере определялась также интенсивность излучения лазера прошедшего через ампулу с серой J(0°).

Для достижения в расплаве серн равновесия при каждой температуре ооразец предварительно выдерживался б течение 2... 4 часов г зависимости от значения вязкости серы.' Результаты экспериментов по исследованию интенсивности рассеяния света в жидкой сере представлены на рис.3. Как видно из рисунка, в интервале температур 125...151°С относительная интенсивность й сохраняла постоянное значение, для удобства принятое за I. При повышении температуры К' плавно растет, .достигая локального максимума при температуре 155°С, затем уменьшается до значений Я' « 2...3 при температура 157,8°С, Аномальный характер рассеяния света при температурах 151.. .158 °С, при которых сера имеет минимальную вязкость, обусловлен так называемый "эффектом тепловой линвы". При последовательной ослаблении лагерного излучения с помощью нейтральных светофильтров максимум рассеяния при 155°С понимался и исчезал полностью при ослаблении излучения приблизительно в 10 раз.

В непосредственной близости от критической температуры Тд наблюдалось очень резкое возрастание инаэнсивности Я' до значений, на 2 и более порядка превышиАЩХ соответствующие значения в дократической области. После прохождения через Тд интенсивность рассеяния света такие резко уменьшается я падает до значений 3...3.5 при температурах 160°С. Дальнейший ход температурной

зависимости Я* характеризуется "почти постоянным сб значением,— равным приблизительно 2, в температурном интервале 170...200°С и

плавнш понижение».! интенсивности рассеяния приблизительно до начального уровня, соогветсгЕуюцего температурам 125...1М°С.

В узкой окрестности Тд был проведен дополнительный эксперимент по измерении интенсивности рассеяния света при непрерывном медленном нагреве образца серы. С помощью компаратора Р3003 периодически задавалось минимальное значение разбаланса температур (Тх ¿10~а °С), кокоров мог "почувствовать" ВРТ-З. Тем сакым достигалась постоянная скорость нагрева образца, равная ЗЛО"5 °С-с~* . (см.рис.4). Измерения интенсивности показали, что значение вблизи Тя возросло ещё на порядок по оравнению с измерениями при установившихся температурах.

Не рио.5 приводится температурная зависимость коэффициента деполяризации рассеянного света Д / „] , где индексы "Г"

и "В" относятся соответственно к горизонтально»® и вертикальному направлениям поляризации рассеянного образцом света. Значение вне зоны аномалий составляет 1,4'Ю-2, т.е. приблизительно соответствует значениям Д для большинства простых жидкостей. В окрестности критической температуры Тд величина Д' имеет острый минимум, уменьшаясь почти на два порядка по сравнению го значениями Д вне критической области. Всё ато говорит о том, что аномалий в жидкой сера связаны, по-видимому, с изотропными (¡луктув-цшши.

Таким образом, во всех экспериментах отмечено резкое (на 2-3 лорядка) возрастание интенсивности рассеяния света в узкой окрестности критической точки 7Й . Такое резкое возрастание интенсивности расоеяния света вблизи ~Тд являегся неокиданикы результатом. При обычном фазово»« переходе жидкость-пар, когда плотность является сильно $луктуирушей величиной и играет роль параметра порядка, вместе с ней сильно флуктуирует диэлектрическая проницаемость (явление критической опалесценцик). В этом случг.е ъ тысячи раз возрастает интенсивность рсссоячия сретп. В кидкоЛ сере плотность кэ является параметром порядка к флуктуации, будучи

"оптически одетыми" казалось бы не должны привести к уведиче:ш> интенсивности рассеяния света в А -точке.

В сере происходит уникальная для простой жидкости перестройка внутренней структуры. При атом в ней происходит явление, 'близкое х критической опалесценции, поскольку полимер и мономер серы имевт различные значения диэлектрической проницаемости. При переходе полкмеризацаи полная молярная поляризация жидкой серы отсылается формулой .

где |У|Д - число Авогадро, осд • 3.21-10"24 см^сХр^^ЫО'^сы3

- подяризуемосуи атомов серы в кольцах и в полимерных мьдеку-1вх соответственно.

Переходя к безразмерной соляризация

РвПр/М =(е-1)Ае+2) , «>.

где М - «асов моля 38 , ыемшо записать (6) в виде :

• р= т* "м" (£)

т.е. Р»Р( р.р^). Как известно, интенсивность рассеящш пропорциональна корреляционной функции фдуктуаций диэлектрической проницаемости

< бе (9) ёе С-<|) >=)г< б РЦ) бРС-ч)

Из (8) видно, что имеются по крайней мере два вклада в рассеяние света: один связан с ^луктуоцилш"полной плотности ф , и т арой -

- с $здктуедияки парциональной-плотности полимера ^ . Вбм за Т^ , как упоминалось внше, Г|г (Г|- параметр порядка), '..е. со крайней мере е непосредственной окрестности Т, определи ощуи

роль в формировании вклада в рассеяние, свезённого с , играют процессы рассеяния второго порядка, характеризуемые коррелятором < | С Р* ® ДРУГОЙ стороны, особенности в поведении плотности связаны в основном с её зависимостью от фщ, поэтому процессы рассеяния второго лорядяа должны.быть существенны и для первого механизма. Для корреляционной функции флуктуации плотности имеется известное соотношение

1<^(9)б(?С-9)>|^0 = (?1Т!Рт , «о)

где - изотермическая сжимаемость. При пропорцио-

нальна теплоемкости Ср^^Т-!^)/ Тх ] . Если предположить,что рост фдуйтуаций р и ^ вблизи имеет общее происхикдениэ, то следует оэшдать, что температурная зависимость полной интенсивности рассеяния будет определяться критическим индексом для. теплоемкости сх (в случае переходов типа равновесной полимеризации с*.«"10,236.

Относительный вклад фдуктуаций плотности могшо оценить следующим образом. Интенсивность рассеяния на флуктуациях ф описывает--ся формулой Эйнштейна

л9*о)=амкт(9||} |зт , 'и,

где Х)5а - коэффициент, характеризующий геометрию ¡эксперимента, К - постоянная Болыдоана. в то хе время .зля йодной интенсивное хи вблизи фазового перехода имеется оценка снизу

кт

ЛДя-Ш5* Ззогз-о

«-я 5-р

п®

ЭСе-е«,)]8 (ю)

ЭТ

где Ср и £0 - регулярные части теплоемкости: и диэлектрической проницаемости соответственно. Воспользовавшись соотношением (з) между поляризацией п и (р^ и соотношением, спрар?дливам при

ТаТ

(Эдр^/ ЭТ)Р = М (Ср-Ср)°/дН , (13)

где Л Ц/Р « 1360 И - внталытя полимеризации, В - универсальная газовая постоянная, р - давление, можно I дазять д (£-€„)/ЭТ черед Ср-Ср°» С другой оторонг, вблизи точки перехода рт г: формуле (II) имеет еия

Т I ЭР,' ир е } '

В результате сингулярные часта, пропорциональные (Ср-Ср°), в и »К. сокращаются, я инеем оценку

ТОг

(16)

Подставляя в (15) экспериментальные данные для р , Эе0//Э^} ЭТЯ /ЭР в т.д.. получится

Таким образом, оказывается, что основной вклад в интенсивность вносит рассеяние не на фпуктуащих полной плотности, а ва {луктуа-циях концентрации полимерной фазы. Фактически имеем своеобразную ситуации, когда в жидкости доминируицую роль играет рассеянна второго порядка не $луктуециях , что может привести к иеобыч-ному поведению спектральной ширины пика рассеяния.

__-До сих пор мы рассматривали линь относительные измерения ин-

тенсивности рассеяния. Однако сравнивая рассеяние света в сере с соответствущгсли значениями для эталонных Ееществ (бензол, толуол, чешреххлорисеый углер: д и т.д.) ь:ок:ю оценить абсолютное зна-

чение коэффициента рассеяния f?M в жидкой сэре. Такое сравнение показывает, что в жидкой сере при температуре 130°С на длине волны X - 0,6328 икы значение f?M * I,2.I0"4(cm_i).

Параллельно о измерением интенсивности рассеяния Р проводилось также исследование овета, рассеянного жидкой серой под углом 90°, методом фотонной корреляционной спектроскопии. Время выборки выбиралось в зависимости от уровня входного сигнала. По виду вычисляемой корреляционной функции подбиралось время накопления,которое в температурном интервале I25...I57°C, где вязкость серы минимальная, составляло 0,5...1 час, а вше 157°С - 1,5...2 часа в связи о резким возрастанием вязкости жидкой оеры. Далее производилась обработка корреляционной функции и определялось время корреляции Г , коэффициент диффузии и размер рассеивавдих неодно-родностей.

На рис.6 представлена зависимость времени корреляции Т от температуры (в этом случае вязкость серы принималась равной 1). Как видно из рисунка, в температурной интервале I25...I50°C ареил корреляции сохранялось постоянным, выше 150°С начинало расти, а при приближении к критической температуре ТЛ его рост приобретал скачкообразный характер. При росте температуры выше ТЛ значения Т не удалось измерить.

На ряс.7 приведена также температурная зависимость размеров Гв рассеивавдих неоднородностей в рзсцлаве оеры. При температурах I20...I57°C значения р9 во всех измерениях сохранялись постоянными и составляли Пв <= кям. Мл предполагаем, что это значение соотвыгствует размерам посторонних включений, содержащихся в расплаве серы, в частности, пузырьков неконденсищыдасся газов, которые практически невозможно удалять из расплава. Вблизи температуры фазового перехода Тд размер Г0 скачкообразно растет, достигая значения Г0 ~ 3 тел при тд . Для проверки цосто-

верности этих результатов размеры Гв определялись также методом асшиетрии рассеяния. Измерения рассеяния света проводились под углами 45 и 135°. При этом установлено, что в интервале температур 120„..160°С размеры Рс рассеиваниях неоднородностей находились в пределах Гв = (6...8)»1(Г2 мкм. При температурах 157°С эгот результат хорошо подтверждает предыдущий, полученный методом ФКС. Однако при испбдьзованйи метода асимметрии рассеяния не обнаружено сколько-нибудь заметного роста Г0' I околокритической области, что вступает в лротиворечие с приведенным выше результатом.

Таким образом, измерение размеров рассеивающих неоднороднос-тей Ге методшЧКС дает резкий (на 2-3 порядка) рост Ре б критической области, в то кремя как измерения гв методом асимметрии рассеяния такого возрастания не обнаруживает. Проведенный " анализ нричин такого несоответствия позволил придти к выводу, что в действительности никакого возрастания размеров гс в окрестности тя не происходит. Измеренное же нами резкое возрастание при температуре Т? связано со столь ке резким возрастанием вязкости в том же интервале темпэратур. При измерении Ре методом асимметрии рассеяния вязкость не фигурирует е расчётных формулах, поэтому здесь в окрестности Тд рост Га не обнаружен.

ВЫВОДЫ

1.Впэрвнв проведано комплексное исследование особенностей рассеяния света в лздкой сэре в интервале температур 125...300°С о использованием как классического метода рассеяния света,так в метода ФКС. __________:

.г.Эксперймзнтальпо установлено .что' прк критической температуре интенсивность рассеяния возрастает на 2...3 порядка по сравнению со значениями интенсивности рассеяния в соседних областях.Вшо^нон-

нио теоретические оценки показывают, что аномальный рост интенсивности рпссеяии<т п окрестности Т^ обусловлен рассеянием на ■^луктуащптх концентрации полт.'ерчоЯ 'Тязн, а но на 'Тдуктуяциях плотности, как в обычной критической точке жидкость-пяр. Тем самым впервые обнаружено проявление новото механизма рассеяния света в изотропной жидкости,эквивалентного рассеянию 2-го порядка на критических флуктуация* вблизи точкк фазового перехода второ го рода я наблкягавнгегося ранее только в творпчх телах.

3.Впервые гзмеркна тектшратурнля зависимость коэффициента деполяризация в жидкой соре и почазеио, что значения А нахо-

о

дятел в пределах (1,4.4).10 ао всем измеренном интервале температур, но вблизи Тд коэффициент деполяризации, яак я многие другие свойства сернг имеет аномалии, а именно резко уменьшается приблизительно на порядок и становится равные ЗЛО-3.

4.Впервые измерено абсолютное значение коэффициенте рассеяния в жидкой сера, которое при температуре 130°С на длине волич Д =0,6326 мкм составляет 1,2.10^ ¿см"*), то есгь превышает значение коэффициента рассеяния в тагдх эталонных веществвх как . бензол,толуол в 16...I? раз.

5.Измерение размеров неолнородностей £ в ргзсогаве ceps методом ОКС и асгсгдатрии рассеяния показывают наличие некоторого

О П

размера Q =7.10 ьмкк при температурах 120. ..157 С, сгответству-ющим размерам посторонних включений, а при более высоких температурах наличие какогскляоо истинного рпзчвря не обнаружено.

- 2.0 -

Рис.У. Шок-схсма зксиериленгзльи^ установки.

KnptpefarfrifG верхней крьхищ

Ккагребзгелю

ниЖНСс/ крышки

KacHOMOMJ

нагрегатягм

É3l!

У»tirit»^/ут<УУУТ»« '

T£>JO

,<загрг£а ечи.Нпоемегз

Ф/ЯХРо

Ff-

i—_—i

БУТ

nn

phi

Piic.2. Сиотеш т^остп'лш'Зсщии « изме{«.ш:л «вацнцят, а.

Список публикаций ко теме диссертации: I. O.LTimrot, M.A. SerednitswijjO, А.б. KobzunenKO,

N.A.Tatiashvill. Sound velocity and Ughf scattering Its Uguid sulphur ai the critical point: experiments and analysis, 12-th European Conference on Therroophgsîcat P^opeptieb Vienna, Austria, 1990, p. 6.41.

2. Кобзуненко Л.Г., Кугель К.И., Середняцкая И.А., Тетиаиьк-т Н.А., Макарова Л «А. Ресоеяние оаата в жидкой сере в об лаоти ев аномалий. Теллослзика высоких температур« 1991. - T.29, //i>".

3. Середняцкая U.A., Кобзуиенкс А.Г., Татиагшзили Н.А., Ьйкар за Л. А., Кугель К.И. Интенсивность рассеяния света в жидкой сере s области ев аномалий /Препринт JffiTAH, 1991,37 с