Materia miękka Wstęp z ćwiczeniami

• Druk: Warszawa, 2023
• Autor: Marta Waligórska, Waldemar Nowicki
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

W podręczniku przedstawiono zwarty i wyczerpujący przegląd zagadnień stojących u podstaw materii miękkiej wydany drukiem po raz pierwszy na polskim rynku.
Materia miękka to dział fizykochemii, wyodrębniony po raz pierwszy przez noblistę, francuskiego fizyka o nazwisku Pierre-Gilles De Gennes, zaledwie około pięćdziesiąt lat temu. Obejmuje ona wiedzę na temat budowy i właściwości różnych materiałów charakteryzujących się specyficznym sposobem uporządkowania i wpływem słabych oddziaływań między elementami strukturalnymi na morfologię i dynamikę tych materiałów. Jej zakres obejmuje podwaliny prężnie rozwijającej się nanotechnologii, technologii inteligentnych materiałów kompozytowych, technologii lab-on-a-chip itp.
Wartość merytoryczną książki podnosi zestaw eksperymentów laboratoryjnych (in vitro) i komputerowych (in silico) skupiających się na fizykochemii powierzchni, roztworach polimerów i surfaktantów oraz dyspersjach koloidalnych. Zawarte tu ćwiczenia in silico, choć zaawansowane pod względem merytorycznym (prezentowana książka jest bowiem podręcznikiem akademickim), oparte są na prostych programach, a ich realizacja nie wymaga wielkich mocy obliczeniowych, dzięki czemu symulacje mogą być z powodzeniem przeprowadzone nawet na domowych komputerach. Pomimo faktu, że podręcznik dedykowany jest studentom uczelni wyższych, Autorzy zachęcają nauczycieli oraz uczniów klas licealnych, którzy połknęli ‘bakcyla’ programowania bądź pasjonują się aktualnymi zagadnieniami fizyki i chemii do zmierzenia się z problemami zarysowanymi w pierwszych siedmiu ćwiczeniach.
Dzięki pracy z podręcznikiem, Czytelnicy mogą rozwinąć swoje umiejętności w posługiwaniu się szeroko obecnie stosowanym językiem Python oraz poznać ciekawy język Surface Evolver, wyposażony w specyficzne narzędzia szczególnie przydatne w rozwiązywaniu problemów fizykochemii powierzchni. Interpreter Surface Evolver pozwala na intuicyjne formułowanie zadań, szybkie ich rozwiązanie metodami minimalizacji energii wewnętrznej oraz wizualizację wyników w postaci przedstawienia morfologii badanej powierzchni. Ćwiczenia in vitro mogą być przeprowadzone w standardowo wyposażonym laboratorium. Dla ułatwienia korzystania z podręcznika, Autorzy udostępniają zawarte w nim kody na serwerze GitHub

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Chemia
• ISBN: 978-83-01-22957-3
• ISBN druku: 978-83-01-22788-3
• Liczba stron: 320

Przedmowa     IX 
Oznaczenia     XIII 
1. Preliminaria     1 
	1.1. Termodynamika     1 
	1.2. Oddziaływania międzycząsteczkowe     5 
2. Kompendium podstaw materii miękkiej     15 
	2.1. Napięcie powierzchniowe     15 
	2.2. Kształt powierzchni kropli/pęcherzyka – równanie Laplace’a     16 
	2.3. Kropla na powierzchni ciała stałego     22 
	2.4. Oddziaływania kapilarne     26 
	2.5. Właściwości pian     27 
		2.5.1. Samoorganizacja w pianach monodyspersyjnych     28 
		2.5.2. Stabilna piana – równanie stanu     29 
		2.5.3. Piany podlegające starzeniu Ostwalda (Ostwald ripenig) – równanie von Neumanna     30 
	2.6. Układy micelarne     31 
		2.6.1. Micela w stanie równowagi – parametr cmc     31 
		2.6.2. Parametr upakowania surfaktantu i HLB     32 
		2.6.3. Struktura układów woda–olej–surfaktant. Zasada Bancrofta     34 
	2.7. Ciśnienie powierzchniowe     35 
	2.8. Roztwory polimerów – modele polimerów na sieci     38 
		2.8.1. Idealna makrocząsteczka     38 
		2.8.2. Entropia idealnego łańcucha     43 
		2.8.3. Efekt objętości wyłączonej     45 
		2.8.4. Wpływ entropii na konformację kłębka     46 
		2.8.5. Entropia SAW     48 
		2.8.6. Włączenie oddziaływań międzycząsteczkowych – teoria Flory’ego–Hugginsa     49 
	2.9. Reologia materii miękkiej     55 
		2.9.1. Struktura i właściwości reologiczne układów dyspersyjnych     62 
		2.9.2. Właściwości reologiczne roztworów polimerów     64 
	2.10. Koloidy     66 
		2.10.1. Rozpraszanie światła – eksperymenty SLS i DLS     68 
		2.10.2. Kinetyka koagulacji     71
		2.10.3. Adsorpcja     74 
		2.10.4. Potencjał elektrokinetyczny     78 
	2.11. Układy ciekłokrystaliczne     81 
	2.12. Zastosowane techniki symulacji     82 
		2.12.1. Metoda Monte Carlo     82 
		2.12.2. Metoda elementów skończonych     83 
		2.12.3. Dynamika brownowska     83 
		2.12.4. Inne     84 
3. Krótkie wprowadzenie do programowania w języku Python     85 
	3.1. Typy zmiennych     85 
	3.2. Funkcje     86 
	3.3. Przyjmowanie danych z konsoli     88 
	3.4. Konwertowanie typów zmiennych     88 
	3.5. Mnożenie zmiennych typu string     89 
	3.6. Pętle for     90 
	3.7. Funkcja range()     91 
	3.8. Pętla while     93 
	3.9. Instrukcje warunkowe     94 
	3.10. Kontenery     97 
	3.11. Praca z plikami     99 
	3.12. Korzystanie z dodatkowych bibliotek     101 
	3.13. Generowanie liczb pseudolosowych     103 
4. Krótkie wprowadzenie do programowania w programie Surface Evolver     105 
	4.1. Sekcja danych     106 
		4.1.1. Wierzchołki     107 
		4.1.2. Krawędzie     107 
		4.1.3. Ściany     108 
		4.1.4. Bryły     109 
	4.2. Odczyt danych     109 
	4.3. Polecenia użytkownika     109 
		4.3.1. Wizualizacja     109 
		4.3.2. Optymalizacja i minimalizacja energii     110 
	4.4. Dodatkowe opcje programu Surface Evolver     113 
		4.4.1. Optymalizacja sieci trójkątów     113 
		4.4.2. Dodatkowe opcje sekcji danych     113 
		4.4.3. Dodatkowe obliczenia     114 
		4.4.4. Zapisywanie danych do pliku     115 
		4.4.5. Korzystanie z wielu plików     116 
	4.5. Bardziej złożone układy     117 
	4.6. Periodyczne warunki brzegowe     118
Ćwiczenia     121 
	Ćwiczenie 1. Kropla cieczy na powierzchni ciała stałego. Zależność kąta zwilżania od napięć międzyfazowych     121 
	Ćwiczenie 2. Równanie stanu piany     138 
	Ćwiczenie 3. Kinetyka zanikania komórek w płynach komórkowych     149 
	Ćwiczenie 4. Modelowanie konformacji giętkich łańcuchów polimerowych. Metoda statyczna MC     171 
	Ćwiczenie 5. Entropia konformacyjna liniowego łańcucha polimerowego     186 
	Ćwiczenie 6. Wpływ rozpuszczalnika na konformację liniowej makrocząsteczki. Metoda Metropolis-MC     198 
	Ćwiczenie 7. Dynamiczne rozpraszanie światła. Symulacja metodą dynamiki brownowskiej     219 
	Ćwiczenie 8. Kinetyka koagulacji     232 
	Ćwiczenie 9. Micelizacja surfaktantów jonowych     242 
	Ćwiczenie 10. Reologiczne właściwości roztworów polimerów     254 
	Ćwiczenie 11. Kropla rozlewająca się na jednorodnej płaskiej powierzchni     276 
	Ćwiczenie 12. Miareczkowanie potencjometryczne słabego polikwasu     285 
	Ćwiczenie 13. Czy kropla spoczywająca na powierzchni w polu grawitacyjnym jest perpetuum mobile?     292 
	Zadania do samodzielnego opracowania     299 
Dodatek (elementy języka Surface Evolver dla edytora Notepad++, userDefineLang.xml)     301 
Skorowidz     305