Conference publications

Abstracts

XIV conference

Исследование динамики молекулы воды на основе математического моделирования

Павловская К.В., Андреев В.В.

428015, г. Чебоксары, Московский пр., 15, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Факультет радиотехники и электроники, кафедра УИТС

В данной работе исследована динамика молекулы воды. Актуальность этой задачи вызвана тем, что по мере истощения запасов угля, нефти и природного газа усиливается поиск новых альтернативных источников энергии, и в настоящее время интенсивно развивается водородная энергетика. Исследованы эффекты, возникающие во вращающихся нелинейных молекулах типа молекулы воды при возбуждении валентных колебаний. Поведение такой системы проанализировано как на основе классической механики, так и с точки зрения квантовой механики. В результате анализа, в частности, показано, что при этом ядра молекулы приобретают некоторый момент количества движения и, следовательно, у них появляется связанный с ним магнитный момент. Также получены формулы для определения энергий колебательно- вращательных состояний, вызванных внутренними движениями ядер молекулы. Выполнены также оценки вероятностей туннельных переходов электронов в молекуле.

Из результатов анализа следует, если молекула вначале находилась в состоянии, определяемом соответственно колебательными и вращательными квантовыми числами , , то в результате поглощения кванта энергии она переходит в состояние с квантовыми числами , и , отличными от нуля. Здесь и вращательные квантовые числа легких ядер в молекуле воды (т.е. ядер водорода). Вращательное квантовое число молекулы в целом обозначается через . При этом должны быть соблюдены правила отбора , , , а также соотношения , . Таким образом, в молекуле наличие взаимодействия между ядрами даже при возбуждении валентного колебания только одной из связей приводит у другого ядра к появлению не равного нулю момента количества движения, определяемого из условий , . Из этого результата следует, что последовательное возбуждение валентных колебаний связей между ядрами в нелинейной трехатомной молекуле позволяет диссоциировать молекулу поглощением менее жестких фотонов, чем при прямой фотодиссоциации.

Результаты анализа показали, что в спектре излучения молекулы воды имеются линии с длинами волн: , , и т.д. Эти линии получаются при , , для колебательных переходов ( ) типа , , соответственно.