高分子凝聚态物理复习参考

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处在一个由整个体系形成的平均场之中。 Uij = - a P2(cosθj) P2(cosθi) 写作 Ui = - a < P2(cosθj) > P2(cosθj) 序参量 S = < P2(cosθj) >。其中 P2(cosθ) = 1/2 * ( 3cos2θ – 1 ) 结论: 1. 随温度不同,存在液晶相和各向同性相。 2. 发生相变,且为一级相变。
为 6.7。 比较Onsager和Flory理论: 相同点: 1. 都是处理溶致型液晶。 2. 都可用于处理高分子液晶。 3. 都强调了体积排除效应。 不同点 1. Onsager 理论只考虑了体积排除效应。Flory 理论还考虑了软相互作用。 2. Onsager 理论适用于稀溶液。Flory 理论主要适用于浓溶液,稀溶液误差较大。 3. Onsager 理论低估了临界体积比。Flory 理论高估了。 4. Onsager 理论更适于临界序参量。Flory 理论更适于临界体积比。 热致型液晶统计理论: Maier-Saupe平均场理论 基本假定: 1. 不考虑体积排除效应,只考虑分子之间各向异性的相互作用。 2. 为了求分子 i 受到的取向作用,将其所有分子对 i 的作用的平均看作是分子 i
此形式推导特性粘数与分子量之间的标度关系。 25. 高分子中线团尺寸的静态标度关系是什么?它的适用条件有哪些? 26. 什么叫平均链段密度?试由自相似性推导亚浓溶液中的平均链段密度,并说
明为什么在观察线度不一样时,平均链段密度有着不同规律。 27. 什么叫相?什么叫一级相变,二级相变?它们各自相变点的数学表达式是什
线度有什么关系?这种关系如何对应于渗流集团的内部结构? 43. 高分子的作用力中,导致焓变的作用力主要有哪些?导致熵变的作用力主要
有哪些? 44. 什么是 Anfinsen 原理和 Levinthal 佯谬? 45. 蛋 白 质 折 叠 的 驱 动 力 可 以 主 要 分 成 哪 几 类 ? 处 理 蛋 白 质 折 叠 过 程 的
Distribution)。
正则系综
大量和大热源接触且达到热平衡,宏观性质相同,微观运动状态不同的准 封闭体系的集合称为正则系综。
Canonical Ensemble
正则系综对应的几率密度分布称为正则分布(Canonical Distribution)。
粗粒近似
Coarse-grained Assumption
21. 什么是串滴模型?其基本的假定是什么?试由串滴模型推导亚浓溶液中均 方末端距与高分子体积分数的关系。
22. 高分子的稀溶液和本体中的无扰状态的理论可以通过什么实验来加以验 证?它们的主要原理是什么?
23. 什么叫粘度和特性粘数?特性粘数与什么有关? 24. 什么叫部分穿流?在部分穿流的假定下,特性粘数可以写为什么形式?通过
2. 存在两相共存区。 3. 临界序参量 Sc=0.84。 Flory理论: 基本假定: 1. 主要考虑体积排除效应。 2. 也考虑软相互作用(高分子之间各相异性作用,高分子与溶剂之间各相同性
作用)。 序参量 S = 积分 f(Ω) P2(cosθ) dΩ f(Ω)表示取向分布函数。P2(cosθ) = 1/2 * ( 3cos2θ – 1 )。 结论: 1. 仅靠体积排除效应就可以形成液晶态。 2. 如果刚棒分子在溶液中只靠体积排除效应形成液晶态,所要求的长径比至少
为时间平均等于系综平均。
Ergodicity
微正则系综
大量处于平衡态,宏观性质相同,微观运动状态不同的孤立体系的集合称 为微正则系综。
Micro-canonical 微 正 则 系 综 对 应 的 几 率 密 度 分 布 称 为 微 正 则 分 布 ( Micro-canonical
Ensemble
高分子凝聚态物理复习参考
1. Flory 平均场近似的两个基本假设是什么? 2. Flory 平均场理论简易处理法的基本假定和基本思路是什么? 3. deGennes 提出的高分子稀溶液,亚浓溶液,浓溶液的概念是什么?在这三种
溶液中,高分子尺寸有怎样的标度关系?这种关系的适用条件是什么? 4. 现在处理排除体积效应的理论有哪些? 5. 什么叫 Θ 条件?它的等价条件有哪些? 6. Landau 理论中的序参量的取用形式是什么? 7. 现在处理高分子液晶的统计理论有哪些? 8. 比较高分子液晶统计理论中 Onsager 理论和 Flory 理论的相似处和不同处。 9. 从考虑相互作用力的角度比较高分子液晶统计理论中 Flory,Onsager 和
的关系。 6. 稀溶液中的平均链段密度。
7. 推导 Mark Howwink 公式中特性粘数与分子量的标度关系。 8. Landau-deGennes 理论处理液晶连续相变。 Polymer Brush 厚度,吸附层厚度,贫化层厚度的标度分析。
复习题
1. 什么是 Γ 空间?在此空间中有哪些统计方法?简述这些统计方法以及它们之 间的相互关系和产生条件。
标度关系?试推导之。 37. 什么叫“表面诱导相分离”?它的简单原理是什么? 38. 微孔的透过性与高分子尺寸和浓度有什么关系?试推导之。 39. 如何稳定胶体体系?它的基本原理是什么? 40. 分形和分形维数的定义是什么? 41. 试推导无规飞行链的分形维数与空间维数的关系。 42. 什么叫逾渗?它是几级相变?逾渗中的格点密度是怎么定义的?它和观察
零时,在壁表面附近将导致吸附层还是贫化层?说明原因。
推导题
1. 熵弹簧 2. 膨胀因子与 N 的标度指数。 3. Flory 平均场理论的简化处理法 4. Flory 平均场理论和 deGennes 标度理论分别推导渗透压与体积分数的标度指
数。比较两种理论的不同。 5. deGennes 标度理论和串滴模型推导高分子亚浓溶液中均方末端距与体积分数
与什么有关?表达式是什么? 13. 什么叫排除体积?什么叫排除体积效应?现在处理排除体积效应的理论有
哪些(至少写三个)?它们的基本假定和适用条件是什么? 14. 什么是 Θ 条件?是由哪位科学家首先提出?它的等价条件有哪些(至少写五
个)? 15. 什么叫高分子链的无扰状态?高分子的无扰尺寸的定义是什么? 16. 第二维利系数是如何定义的?它的物理意义是什么? 17. 什么叫无热条件?什么叫无热溶剂?在无热溶剂中,高分子链的形态是什
Hale Waihona Puke Baidu
Limit
是粗粒近似之后,系综平均的结果。
自由连接链 Free-joint Chain
一根高分子链满足以下两个条件:一是化学链不占有体积(无体积排除效 应),二是单键内旋转不受键角和位垒的限制(每根键的取向几率相等)。 这样的链模型叫自由连接链。 也叫无规行走链(Radom Walk Chain)
表达式。 8. 一般无扰情况下,高斯链的形状是什么?高斯链中链段距质心的距离分布函
数是什么?由此函数可看出质心位置是离中心近还是离两个端点近? 9. 什么叫平均投影长度?它与链的柔顺性有什么关系? 10. 什么叫持久长度?它与什么有关?它与 Kuhn 长度的关系是什么? 11. 高分子柔顺性的表征参数有哪些?它们之间有什么关系? 12. 对非线性链的收缩因子的定义是什么?环状链,星形链,梳形链的收缩因子
类? 33. 什么叫 NI 转变?研究溶致型 NI 转变一般有哪些理论?它们的基本假定和结
论各是什么?有什么相同处和不同处? 34. 处理热致型液晶的理论有哪些?它们选取的序参量是什么?各自的基本假
35. 什么叫高分子刷?它与哪个参数存在标度关系?试推导之。 36. 什么叫吸附层和贫化层?它们形成的条件是什么?它们各自与哪个参数有
2. 什么叫系综?在统计学中一般有哪几类系综?它们的定义和特点是什么? 3. 什么叫粗粒近似和热力学极限,它们之间有什么关系? 4. 高分子无规线团的尺寸大小一般用哪些参数表示?它们的定义是什么。 5. 什么叫无规飞行链。自由旋转链和独立受阻旋转链。什么叫等效自由连接链
和 Kuhn 长度。等效自由连接键和上面三种模型有什么关系? 6. 什么叫高斯链?什么叫自相似性?高斯链的自相似性特点是什么? 7. 什么叫熵弹簧?什么叫珠簧模型?试从熵弹簧推导珠簧模型中链的弹性能
么?是由什么决定的?
18. 什么是 Huggins 参数?它的物理意义是什么?在 Θ 溶剂,本体,无热溶剂中 的值分别为多少?
19. 高分子溶液对应的稀溶液,亚浓溶液和浓溶液的区分最早是由哪位科学家提 出的?他是怎么区分的?各临界浓度的定义是什么?
20. 试分别用 Flory 平均场理论和 deGennes 的标度理论分别推导渗透压对体积分 数的标度指数。指明渗透压的微观物理意义是什么?指明两个理论之间的不 同点,并说明原因。
coil-helix 模型,zipper 模型和 Go 模型它们的基本假定(适用条件)是什么?
液晶
溶致型液晶的统计理论: Onsager理论: 基本假定: 1. 只考虑体积排除效应,不考虑其它作用。 2. 无热状态。 三个假定: 1. 刚棒分子不能相互穿透。 2. 长径比足够大。 3. 分子浓度足够低。 序参量 S = 积分 f(Ω) P2(cosθ) dΩ f(Ω)表示取向分布函数。P2(cosθ) = 1/2 * ( 3cos2θ – 1 )。 结论: 1. 存在相转变,且为一级相变。
Maier-Saupe 平均场理论的不同之处。 10. 如何用 Polymer brush 来稳定胶体溶液,其依据是什么? 11. 逾渗相变理论在高分子物理中有哪些用途? 12. 现在处理蛋白质折叠的模型理论有哪些?它们的适用条件和基本假定是什
么? 13. 一弹簧挂一重物,升温时弹簧是伸长还是缩短?说明原因。 14. 在高分子溶液中,当高分子,溶液,容器壁两两之间的相互作用参数 χ 都为
系综
具有相同力学性质的体系的集合称为系综。
Ensemble
系综平均
Ensemble Average 各态历经
不同体系,同一时刻的微观状态在 Γ 空间中对应着各自的代表点。对这些 点进行统计平均称为系综平均。体系的宏观量只有在各态历经的条件下才 等于系综平均。
经过足够长的时间,等能面上的一切可能状态全部经历,使足够长的时间 因素和所有可能的状态一一对应起来,这个过程叫各态历经。这时可以认
3. Tc=0.22019,Sc=0.4289 Landau-deGennes预相变理论 基本假定: 在相变点附近,把自由能密度用序参量级数展开。 结论: 1. 液晶态与各向同性态均可能存在。存在条件依温度而定。 2. 存在相转变点 Tc。 3. 相变为一级相变,存在相变潜热。 4. 存在表观“临界温度”,即预相变温度 T*和 T**。 考虑温度升高时: 全部各向异性态(晶态)--T*――各向异性态处于稳态,各向同性态处于亚 稳态――Tc――各向同性态为稳态,各向异性态为亚稳态――T**――全部各向 同性态(液态)
Γ 空间 Gamma Space
重要概念
定义一个由体系的全部广义坐标,广义动量为基而构成的相空间称为 Γ 空 间。在任一时刻,体系的微观运动状态对应于 Γ 空间中的一个点;体系随 时间的演化对应 Γ 空间中的一条曲线。
时间平均 Time Average
同一体系,在一个微观长而宏观短的时间内,体系微观运动状态的变化在 Γ 空间中对应着一串代表点,这些点对时间统计平均称为时间平均。达到 平衡态之时,体系的宏观量应当是时间平均的结果。
在统计工作中,将一段时间内平均研究的对象分为无法细分的点,叫粗粒 近似。这样处理把 Γ 空间相体积元内不同点的差异完全抹去,更易于把握 一般意义上的普遍规律。
热力学极限
对于一个宏观体系,当其粒子数趋于无穷大,体积也趋于无穷大的时候, 粒子数与体积的比值将是一个有限的常数。
Thermodynamic 从严格意义上讲,现有的一切有意义的统计物理量(包括热力学极限)都
么?它们各有什么热力学特点? 28. 什么叫 Landau 理论中的序参量?它的取用标准是什么? 29. 什么叫指向矢?如何表征体系的取向度? 30. 什么叫临界现象?临界现象来源于什么?什么叫临界指数?它的特点是什
么?与什么有关? 31. 什么叫标度律?推导标度律的基本假设是什么? 32. 什么叫液晶?什么叫液晶的清亮点?高分子液晶按形成方法可以分为哪两
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