2023 № 2 Інтегровані технології та енергозбереження
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/68836
Переглянути
Документ Моделювання коливань молекул води за допомогою моделі двочастотного маятника в Ян-Теллерівському потенціалі(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Малафаєв, Микола Тимофійович; Гапонова, Олена ОлександрівнаРозглянуто потенціал взаємодії для молекул води, що відповідає наявності вигинів водневих зв'язків у ній. Для пояснення природи цього явища застосовано теорію ефекту Яна-Теллера (ЕЯТ). Була побудована модель Ян–Теллерівського потенціалу (ЯТП), що має мінімум при деякому куті Θ. Для моделювання коливань молекул води запропоновано корекцію кутового потенціалу U₁ у потенціалі спрямованих сил (ПСС) міжмолекулярної взаємодії за допомогою внеску типу вейвлета ΔU₁ = c cos(mΘ)/exp(sΘ²). Підібрано параметри для вейвлета, виходячи з величини вигину водневих зв'язків у воді (m=s=8, с=0…0,1). Проведено моделювання обертальних коливань молекул в ЯТП за допомогою моделі двочастотного маятника, яка враховує відношення моментів інерції молекули (маятника) по осях k=3 і має показник ПСС n=8 ЯТП Uₙ =U₁ⁿ. Визначено нові типи коливань маятника в ЯТП, порівняно з вихідним ПСС (с=0) та їх особливості. Встановлено, що для цього потенціалу спостерігаються декілька типів коливань. Це нові: секторні, обертання маятника у жолобі потенціалу – неупорядковані або впорядковані, а також типи для ПСС: двочастотні незалежні коливання (НК) по осях та еліпсоподібні коливання (ЕПК) на одній частоті. Коливання в жолобі ЯТП спостерігаються для основного інтервалу початкових швидкостей усередині стисненого по осі Y еліптичного кільця, і лише для ЕПК – у витягнутій уздовж цієї осі еліптичної області, як у ПСС. Удосконалено методику розрахунків та аналізу параметрів коливань двочастотного маятника. Визначено межі типів коливань для заданих параметрів потенціалу та ряду вихідних даних. Встановлено відмінність картин коливань для випадків, коли початкове зміщення маятника більше або менше положення мінімуму ЯТП. Показано, що швидкості на межі переходу від обертання маятника у жолобі потенціалу до НК корелюють із величиною максимуму ЯТП на осі маятника. Наявність стійких поперечних коливань в ЯТП для протонів молекул води, мабуть, можна розглядати як новий ступінь свободи для коливань молекул води, що може вести до пояснення великого вкладу мод обертальних коливань у величину її теплоємності.