3752

11

Вопросы на дискуссию по теме «Тепловое расширение полимерных

структур. Влияние флуктуаций на точность измерений»

1. Как и с какой точностью определяется энергия активации с помощью то-

ков ТСД?

2.Кратко изложите физические основы метода поляризационных токов.

3.Кратко изложите физические основы метода токов ТСД. В чем принципи-

альное отличие этого метода от методики измерения поляризационных то-

ков?

4. В чем особенности применения диэлектрического метода в области иссле-

дования полимеров в сравнении с классической методикой?

5.Кратко изложите физические основы метода ДСК.

6.На чем основан принцип метода ДСК?

7.Назовите достоинства и недостатки метода ДСК

Кроме дискуссий на практических занятиях проходит обсуждение расчетных заданий по экспериментальным данным. Расчетное задание формулируется на основании экспериментальных данных исследований аспиранта.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТНЫХ ЗАДАНИЙ

1.Проанализировать результаты испытаний термического сканирования древесных слоев березы при различных значениях градиента температуры в слое.

2.Проанализировать результаты испытаний методом ТСД древесных слоев березы в диапазоне температур фазовых переходов кристалл-кристалл в целлюлозе.

3.Проанализировать экспериментально полученные температурные зависимости поляризованности Р(Т) в ПДМС, закристаллизованном во внешнем электрическом поле.

4.Проанализировать экспериментально полученные кривые адсорбции на поверхности срезов березы после воздействия импульсным магнитным полем.

5.Проанализировать экспериментально полученные зависимости твердости срезов березы после воздействия импульсным магнитным полем.

13

5.В заключении подводится итог проделанной работы.

6.Список используемой литературы должен быть грамотно сформирован и представлен в соответствии с ГОСТом.

Оформление титульного листа:

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Г.Ф. МОРОЗОВА»

Кафедра общей и прикладной физики

Тема доклада (реферата)____________________________________________

_________________________________________________________________

Представил _____________________________________________________

(ФИО)

Руководитель ____________________________________________________

(должность, степень, звание ФИО)

Год

14

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЗАЧЕТУ С ОЦЕНКОЙ

1.Полимеры и их классификация. Различные типы структур полимеров.

2.Строение полимерных цепей. Конформации и конфигурации. Термодинамическая и кинетическая гибкости цепей.

3.Метод «упаковки». Надмолекулярные структуры полимеров.

4.Классификация физических состояний. Полимеры в различных физических состояниях.

5.Структура кристаллических полимеров. Жидкокристаллические структуры полимеров.

6.Рост кристаллов в полимерах. Влияние степени кристалличности на температуру декристаллизации полимеров.

7.Стеклование структурное и механическое. Оценка температуры стеклования статистических сополимеров и гомогенных смесей полимеров.

8.Фаза и фазовый переход. Химический потенциал. Условие равновесия фаз.

9.Многокомпонентные системы. Правило фаз. Фазовые переходы первого и второго рода.

10.Особенности кристаллизации полимеров. Термодинамический потенциал фаз. Уравнение Клапейрона-Клаузиса.

11.Модель точечных явлений. Феноменология фазовых переходов.

12.Влияние конформационных особенностей строения макромолекулы на фазовые превращения в полимерах на примере полидиметилсилоксана.

13.Макроскопическая поляризованность. Первичный и вторичный пироэлектрический эффект.

14.Феноменологическая теория пироэлектричества. Коэффициент полного пироэлектрического эффекта.

15.Механизм возникновения линейного пироэффекта в молекулярных кристаллах органических низкомолекулярных соединений.

16.Механизм дипольной ориентации и пирроэлектрический эффект в полярных полимерах.

17.Инжекция зарядов на поверхности диэлектрика. Гомозаряды и гетерозаряды.

18.Пироэлектрический эффект в неполярных полимерах на примере политетрафторэтилена (ПТФЭ).

19.Тензор деформации. Тензор термополяризационных коэффициентов.

20.Тензор коэффициентов теплового расширения.

21.Неравновесность фононной системы кристаллов, возникающей под действием градиента температуры.

22.Особенности методов исследования термополяризационного и пироэлектрического эффектов.

15

23.Полимерные пироэлектрики. Основное уравнение поляризационного эффекта одномерной зарядовой цепочки в неоднородном температурном поле.

24.Коэффициент поляризации при кристаллизации полимерного пироэлектрика в неоднородном температурном поле.

25.Целлюлоза как основная составляющая вещества древесины. Структура целлюлозы.

26.Рациональная модель элементарных звеньев целлюлозы. Модель МейераМиша для кристаллическая решетка целлюлозы-I.

27.Модель волокна Херля, Статтона, Китайгородского и Цванкина.

28.Структурные переходы в целлюлозе.

29.Кристаллические модификации целлюлозы.

30.Аномалии коэффициента теплопроводности при переходах кристаллкристалл в целлюлозе.

31.Метод поляризационных токов.

32.Диэлектрический метод. Методы определения энергии активации.

33.Теоретические основы метода токов термостимулированной деполяризации и границы его применимости.

34.Равновесная калориметрия и динамический анализ тепловых процессов. Общность и различие методов ДТА и ДСК. ДСК-термограммы.

35.Адсорбционные свойства исследуемых материалов. Изотерма адсорбции воды на полиимидной пленке.

36.Термограммы тангенса угла диэлектрических потерь (f = 1 кГц) и плотности тока ТСД в полиимидной пленке при различной адсорбции воды.

37.Адсорбционный метод исследования полимеров и древесины, как полимерного композита.

38.Флуктуации числа частиц идеального газа. Флуктуации объема.

39.Флуктуации температуры в заданном объеме. Влияние флуктуаций на точность измерений.

40.Тепловое расширение полимерных структур.

17

1) только 2); 2) только 1); 3) только 3); 4) 2) и 3)

Доска толщиной 5 см нагревается с двух сторон в воде температурой 80 °С. На рисунке показан график зависимости распределения температуры внутри доски для трех моментов времени: 1 – через 1 минуту после начала прогрева; 2 – через 20 минут; 3 – через 40 минут. Прогрелась ли за 40 минут доска до температуры, не ниже 70 °С

7

1) Нет, не прогрелась; 2) Да, прогрелась; 3) прогрелась частично; 4) за это время древесина не нагреется

На рисунке показаны поверхности одинаковой концентрации пропитывающего вещества, причем С1 < C2 < C3. Укажите номер направления потока вещества в изотропной среде.

8

1) 4;2) 3; 3) 1; 4) 2

Что такое микро- и макрокапилляры в древесине?

1)Поперечный размер микрокапилляров меньше 0,1 мм; макрокапилляров – меньше 0,1 мм

2)Поперечный размер микрокапилляров меньше 0,1 мм; макрокапилляров – 9 больше 0,1 мм

3)Поперечный размер микрокапилляров больше 0,1 мм; макрокапилляров – больше 0,1 мм

4)Поперечный размер микрокапилляров больше 0,1 мм; макрокапилляров – меньше 0,1 мм

Зависит ли удельная теплоемкость древесины от породы и плотности? Почему?

1) Зависит только от плотности, так как элементный состав древесины различных пород слабо различается;

102) Не зависит, так как элементный состав древесины различных пород практически одинаков;

3)Зависит, так как элементный состав древесины различных пород практически одинаков; продольном, радиальном, тангенциальном;

4)Зависит только от порды, так как элементный состав древесины различных пород различается;

11Какой полимерный компонент древесины содержит участки кристаллической структуры

18

1)Только лигнин;

2)Целлюлоза при определенной температуре и влажности;

3)Только гемиоцеллюлозы;

4)Лигнин и гемиоцеллюлозы

Что такое модель ортогональной анизотропии? Какие направления в древесине выбираются в качестве осей?

1) Неизменность свойств только в продольном направлении;

122) Неизменность свойств в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлениях: продольном, радиальном, тангенциальном

3)Неизменность свойств только в радиальном направлении;

4)Неизменность свойств только в тангенциальном направлении;

Назовите базовое предположение феноменологической модели поляризационного эффекта при кристаллизации полимерных пироэлектриков в неоднородном температурном поле 1) при неизменной симметрии кристалла и однородном изменении его тем-

13пературы, в нем возникает поляризованное состояние;

2)образец линейного полимера образован одномерной цепочкой зарядов;

3)простейшей моделью полимера является цепочка из n0 положительных и отрицательных зарядов;

4)поляризованность цепочки зарядов может быть получена суммированием электрических моментов зарядов относительно первого из них

Какая механическая модель описывает только абсолютно упругие деформации, а какая – упруго-эластические деформации?

141) 1 – модель абсолютно упругой деформации; 4 – только эластические деформации;

2)1 – модель абсолютно упругой деформации; 2 – только эластические деформации;

3)2 – модель эластической деформации; 5 – модель абсолютно упругой деформации;

4)2 – модель абсолютно упругой деформации; 1 – модель упругоэластической деформации

Как зависит коэффициент теплопроводности древесины от температуры?

1)Коэффициент теплопроводности древесины при отрицательных температурах незначительно увеличивается с увеличением температуры;

2)Коэффициент теплопроводности древесины при положительных темпера15 турах незначительно увеличивается с увеличением температуры;

3)Коэффициент теплопроводности древесины при положительных температурах незначительно уменьшается с увеличением температуры;

4)Коэффициент теплопроводности древесины при положительных температурах незначительно увеличивается с уменьшением температуры;

19

Деревянная доска толщиной 5 см в начальный момент времени имеет температуру Т0 = 10 оС. Ее левая поверхность скачком приобретает температуру Т1 = 80 оС. Температура правой поверхности доски постоянна и равна Т0 = 10 оС. На рисунке изображена зависимость температуры от времени для разных участков внутри доски: 1 – на расстоянии 1

см от левой поверхности; 2 – посередине доски; 3 – на правой поверхности доски.

16Определите по графику время установления стационарного режима распределения температуры по толщине пластины. До какой максимальной температуры нагрелась доска на расстоянии 1 см от ее левой поверхности?

1)ремя установления стационарного режима 60 мин. На расстоянии 1 см от левой поверхности доска нагрелась приблизительно до 60о;

2)Время установления стационарного режима 70 мин. На расстоянии 1 см от левой поверхности доска нагрелась приблизительно до 67о;

3)Время установления стационарного режима 70 мин. На расстоянии 1 см от левой поверхности доска нагрелась приблизительно до 45 о;

4)Время установления стационарного режима 50 мин. На расстоянии 1 см от левой поверхности доска нагрелась приблизительно до 45 о

Если при одинаковом градиенте температуры и толщины пленок коэффициент поляризации первой пленки превышает пирроэлектрический на25% больше чем второй, то что можно сказать про температуру, соответствующую их максимальной скорости кристаллизации

171)температура второй пленки практически на 10% больше чем первой;

2)температура второй пленки практически на 10% меньше чем первой;

3)у них одинаковые температуры; 4)коэффициент поляризации не зависит от температуры, соответствующей максимальной скорости кристаллизации

Зависимость максимального радиуса сферолита от молекулярной массы позволяет предположить, что …

1)с увеличением молекулярной массы происходит зарождение и рост более мелких сферолитов и кристаллическое поле становится более однородным;

2)увеличение поляризованности действительно происходит путем увеличе18 ния размеров самих сферолитов и увеличения числа диполей, выстраившихся

по полю;

3)наличие градиента температурного поля приводит к возникновению электрического поля;

4)в зависимости от центров гомогенности сферолиты могут укомплектовываться ламелями с вытянутыми и сложенными цепями макромолекул

При каких условиях в древесине наблюдается миграционная поляризация?

1)Миграционная поляризация наблюдается при влажностях, меньше насыщения клеточных стенок, когда появляется капиллярно-конденсированная вода;

2)Миграционная поляризация наблюдается при влажностях, больше насы19 щения клеточных стенок, когда появ-ляется капиллярно-конденсированная

вода;

3)Миграционная поляризация наблюдается при влажностях, равных насыщения клеточных стенок, когда появляется капиллярно-конденсированная вода;

4)Миграционная поляризация не наблюдается в древесине;

20

Как изменяется тангенс угла потерь древесины с увеличением влажности?

1)При увеличении частоты диэлектрическая проницаемость древесины увеличивается;

2)При увеличении частоты диэлектрическая проницаемость древесины

20уменьшается;

3)При увеличении частоты диэлектрическая проницаемость древесины не изменяется;

4)диэлектрическая проницаемость древесины не зависит частоты электромагнитной волны;

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература

1. Матвеев Н.Н. Поляризационные эффекты в кристаллизующихся полимерах [Электронный ресурс]: Учебное пособие / Н.Н. Матвеев, В.В. Саушкин, Н.С. Камалова, Н.Ю. Евсикова, Н.И. Борисова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2020. – 240 с. – ЭБС ВГЛТУ.

Дополнительная литература

1.Капитонов, А. М. Физико-механические свойства композиционных материалов. Упругие свойства [Электронный ресурс] : монография / А. М. Капитонов, В. Е. Редькин. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. - 532 с.

2.Коротких Н.И., Матвеев Н.Н., Камалова Н.С. Поляризация полителеноксида при фазовых переходах[Текст] / Н. И. Коротких, Н. Н. Матвеев, Н.

С. Камалова. - Saarbrucken [Германия] : LAP (LAMBERT Academic

Publishing), 2011. - 89 с.

3.Физика древесины [Текст]: учебное пособие / И. П. Бирюкова, В.В.

Саушкин; М-во науки и высшего образования РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». –

Воронеж, 2018. - 110 с.

4.Журнал "Физика твердого тела" http://www.ioffe.rssi.ru/journals/ftt/

5.Журнал «Пластические массы» https://www.plastics-news.ru/jour/index

6.Моделирование систем и процессов [Текст] : науч.-техн. журн. / редкол.: В. К. Зольников (гл. ред.) [и др.]; Воронеж. гос. лесотехн. акад., ОАО Науч.-исслед. ин-т электрон. техники. - Воронеж, 2018-2019. - . –Электронная версия, режим доступа: http://mspjournal.ru

7.Матвеев Н.Н. Поляризационные эффекты в кристаллизующихся полимерах [Электронный ресурс] : Методические указания для самостоятельной работы аспирантов по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия, направленность – Физика конденсированного состояния / Н.Н. Матвеев, Н.Ю. Евсикова, Н.С. Камалова, В.В. Саушкин; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2020. – 18 с. – ЭБС ВГЛТУ.