Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова
Химический факультет
Кафедра радиохимии

Профессор, д.х.н.
И.Н. Бекман

КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ

Обзор.

Москва-Севастополь-Стамбул-Лесбос-Москва

1978 и 2008 гг.

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ МЕТОДА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ВОЛН
   ЧАСТЬ 1
   2.1 Сорбция
   2.1.1 Полубесконечная среда (классическая диффузия)
   2.1.2 Ограниченное тело, классическая диффузия
   2.1.3 Граничные условия 3-го рода
   2.1.4 Двухсторонняя диффузия в ограниченное тело – синусоидальные колебания в противофазе, граничные условия 1-го рода
   2.1.5 Двусторонняя диффузия в ограниченное тело – прямоугольные колебания в противофазе, граничные условия 3-го рода.
   2.1.6 Двусторонняя диффузия в ограниченное тело – прямоугольные колебания в противофазе.
   ЧАСТЬ 2
   2.1.7 Адсорбция гетерогенными адсорбентами
   2.2 Проницаемость
   2.2.1 Синусоидальные колебания, классическая диффузия
   2.2.2 Параллельная диффузия
   2.2.3 Импульсный метод и частотное зондирование
   2.2.4 Прямоугольные волны в проницаемости
   2.2.5 Электрохимический вариант проницаемости (граничные условия 2-1)
   2.2.6 Проницаемость при ограниченной ёмкости приёмника
   2.2.7 Проницаемость пористых сред
   2.3 Десорбция

3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС
   3.1 Концентрационные волны в среде с изменяющимся во времени коэффициентом диффузии
   3.2 Общая схема решения диффузионного уравнения с коэффициентом диффузии, зависящем от времени
   3.3 Полубесконечная среда
   3.4 Проницаемость
   3.5 Интерференция концентрационных волн на температурных волнах
   3.6 Эффект Допплера

4. ОПТИКА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ВОЛН
   4.1 Дифракция
   4.2 Интерференция
   4.3 Преломление концентрационных волн

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА МЕТОДА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ВОЛН

6. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ВОЛН
   6.1 Массо-перенос в неоднородных средах
   6.1.1 Полихромная диффузия
   6.1.2 Диффузия в дефектных средах
   6.2 Проницаемость дефектных сред двухатомными газами
   6.3 Концентрационные волны в слоистых средах
   6.4 Динамика неоднородных сред
   6.5 Голография на концентрационных волнах
   6.6 Плоскость комплексной частоты и аналитическое продолжение частотных характеристик
   6.7 Концентрационные волны в селективной диффузии
   6.8 Генерация и отжиг радиационных дефектов
   6.9 Адсорбция на неоднородных поверхностях
   

7. КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ В ПРИРОДНЫХ СРЕДАХ
   7.1 Флуктуации атмосферного давления в измерении проницаемости горных пород
   7.2 Распространение паров воды в кабельной изоляции при флуктуациях влажности и температуры
   7.3 Автоволны в экологических системах с загрязнением
   7.3.1. Изолированная популяция
   7.3.2 Система "хищник-жертва"

АННОТАЦИЯ

Обзор КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ предназначен для дополнительных занятий со студентами старших курсов по курсам МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДИФФУЗИИ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ДИФФУЗИИ и ДИФФУЗИОННО-СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ТВЁРДЫХ ТЕЛ. В нём представлено феноменологическое описание распространения волн концентраций вещества (или нескольких веществ) в однородных и гетерогенных средах. Также дано математическое обеспечение экспериментальных методов диффузии (проницаемости, сорбции-десорбции и др.), осуществляемых генерацией колебаний концентраций некоторого вещества (как правило – газа) на поверхности или в объёме образца. Определённое внимание уделено вопросам параметрического резонанса, связанного с периодическим изменением коэффициента диффузии и внешних полей, оказывающих влияние на диффузию, во времени и пространстве, в первую очередь – интерференции концентрационных и температурных волн. Рассмотрена оптика концентрационных волн, включая дифракцию, интерференцию, отражение и преломление гармонических колебаний. Обсуждена проблема создания линз, призм и т.п. устройств для фокусировки или рассеяния концентрационных волн. Приведено описание некоторой аппаратуры для генерирования концентрационных волн в диффузионных экспериментах. Серьёзное внимание уделено особенностям применения концентрационных волн в диффузионно-структурном анализе твёрдых тел (голография, анализ дисперсионных и слоистых сред, включая аналитическое продолжение частотных характеристик в плоскости комплексной частоты, и др.). В качестве примеров применения концентрационных волн рассмотрены такие ситуации, как генерация и отжиг радиационных дефектов, адсорбция паров гетерогенными поверхностями, разделение газов селективными мембранами и др. Продемонстрированы особенности распространения подобных волн в средах природного происхождения и в материалах, функционирующих в реальных природных условиях (с учётом флуктуаций температуры и влажности воздуха). В качестве примера автоволновых колебаний проанализирована задача возникновения и распространения «волн смерти» в экологических системах с загрязнениями. Автоволновые колебания в химических системах рассмотрены в отдельном обзоре.