УДК 536.42; 536.44
Анисимов М.А.
ИСТОРИЯ ПРОРЫВА В ПОНИМАНИИ ПРИРОДЫ КРИТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ФЛЮИДОВ
Аннотация
Пятьдесят пять лет тому назад Александр Владимирович Воронель (СССР) и Йоханнес Винсент Сенгерс (Нидерланды) выполнили фундаментальные исследования в области физики фазовых переходов, коренным образом изменившие понимание природы критического состояния флюидов. Воронель обнаружил, что изохорная теплоемкость аргона становится бесконечной в критической точке жидкость — газ. Почти одновременно Сенгерс сообщил о подобной аномалии для теплопроводности околокритического углекислого газа. Впоследствии было доказано, что существование этих особенностей (сингулярностей) универсально для всех околокритических флюидов. Указанные эксперименты оказали огромное влияние на развитие современной масштабной (скейлинг) теории фазовых переходов, основанной на идее расходимости флуктуаций параметра порядка в критической точке. В частности, открытие расходимости теплоемкости в критической точке стало краеугольным камнем при разработке статической масштабной теории, в то время как открытие расходимости теплопроводности сыграло важную роль в формулировке динамической масштабной теории и теории взаимодействующих мод. Благодаря открытиям, сделанным Воронелем и Сенгерсом, критические явления в жидкостях стали неотъемлемой частью современной физики конденсированного состояния вещества.
Ключевые слова: Воронель, Сенгерс, критические явления, флюиды, теплоемкость, теплопроводность.
Anisimov M.A.
FIFTY-FIVE YEARS OF BREAKTHROUGH DISCOVERIES IN FLUID CRITICALITY
Abstract
Fifty-five years ago two scientists — Alexander V. Voronel (USSR) and Johannes V. Sengers (the Netherlands) performed breakthrough experiments that challenged the commonly accepted views on critical phenomena in fluids. Voronel discovered that the isochoric heat capacity of argon becomes infinite at the vapor — liquid critical point. Almost simultaneously, Sengers observed a similar anomaly for the thermal conductivity of near-critical carbon dioxide. The existence of these singularities was later proved to be universal for all fluids. These experiments had a profound effect on the development of the modern (scaling) theory of phase transitions, which is based on the diverging fluctuations of the order parameter. In particular, the discovery of the heat-capacity divergence at the critical point was a keystone for the formulation of static scaling theory, while the discovery of the divergence of the thermal conductivity played an important role in the formulation of dynamic scaling and mode-coupling theory. Moreover, owing to the discoveries made by Voronel and Sengers critical phenomena in fluids have become an integral part of contemporary condensed-mater physics.
Keywords: Voronel, Sengers, critical phenomena, fluids, heat capacity, thermal conductivity.
DOI 10.29222/ipng.2078-5712.2016-14.art1
Полный текст статьи в формате PDF
Чтение статьи в формате FlashPaper