О некоторых особенностях реализации неравновесных процессов в газах при высоких и низких температурах



On some features of the implementation of nonequilibrium processes in gases at high and low temperatures

This paper presents some examples of non-equilibrium processes occurring at high and low temperatures. It highlights some of the characteristics and differences in the behavior of such non-equilibrium processes. It is noted that, despite the differences in the conditions under which the processes under consideration take place, they can be described using methods based on the kinetic theory of gases.

evaporation, bulk condensation, shock wave, contact discontinuity, Boltzmann kinetic equation


Том 27, выпуск 5, 2026 год



В работе приведены примеры неравновесных процессов, реализующихся при высоких и низких температурах. Показаны некоторые особенности и отличия протекания таких неравновесных процессов. Отмечается, что несмотря на различия в условиях протекания рассматриваемых процессов, их описание возможно осуществлять на базе методов кинетической теории газов

неравновесные процессы, кинетическая теория газов, высокотемпературные газы, ударные волны, испарение, конденсация, кинетическое уравнение Больцмана


Том 27, выпуск 5, 2026 год



1. Сивухин Д.В. Общий курс физики : учебное пособие для вузов : в 5 т. М.: Физматлит, 2006. Т. 2. 544 с.
2. Степановских Е.И., Брусницына Л.А. Неравновесные явления в химических процессах. Изд-во Урал. ун-та, 2020. 264 с.
3. Пригожин И.Р. Введение в термодинамику необратимых процессов / Пер. с англ. канд. хим. наук В. В. Михайлова ; Под ред. акад. Н. С. Акулова. - Москва : Изд-во иностр. лит., 1960. - 127 с.
4. Зубарев Д.Н. Неравновесная статистическая термодинамика. — М.: Наука, 1971.
5. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. – М.: Наука, 1967.
6. Rapaport D.C. The art of molecular dynamics simulation. Second Edition, Cambridge University Press, 2004
7. Колесниченко Е.Г. Кинетические уравнения теории химически реагирующих газов. М. Из-во Московского университета, 1983 г. 148 с
8. Nagnibeda A., Kustova E. Kinetic Theory of Transport and Relaxation Processes in Non-equilibrium Reacting Gas Flows, Springer, 2008
9. Kolesnichenko Evgeniy G., Gorbachev Yuriy E. Physical-chemical gas-dynamics: Challenges and solutions. AIP Conf. Proc. 17 October 2013; 1558 (1): 1042–1045.
10. Колесниченко Е.Г., Горбачев Ю.Е. Влияние колебательной неравновесности на скорости химических реакций // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2011. Т. 12. http://chemphys.ipmn et.ru/issues/2011-12/articles/350/
11. Колесниченко Е.Г., Горбачев Ю.Е. О кинетике химических реакций в однотемпературных газовых смесях // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2013. Т.14, вып. 2. http://chemphys.ipmnet.ru/issues/2013-14-2/articles/391/
12. Гейдон А., Герл И. Ударная труба в химической физике высоких температур. – М.: Мир, 1966
13. Ступоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных трубах. М.: Наука, 1965
14. Козлов П. В., Забелинский И. Е., Быкова Н. Г., Левашов В. Ю., Герасимов Г. Я., Котов М. А. Исследование характеристик ударно нагретых газов на экспериментальном комплексе ЭКУД // Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 25(6):1–32, 2024.
15. Герасимов Г. Я., Козлов П. В., Забелинский И. Е., Быкова Н. Г., Левашов В. Ю. Исследование радиационных характеристик высокотемпературных газов, проведенное в ударных трубах. // Химическая физика, 41(8):17–30, 2022.
16. Черный Г.Г. Газовая динамика. М.: Наука, 1988. 424 с
17. Осипов А. И., Уваров А. В. Кинетические и газодинамические процессы в неравновесной молекулярной физике // УФН, 162:11 (1992), 1–42
18. Brandis A.M., Johnson C.O., Cruden B.A. Investigation of non-equilibrium radiation for Earth entry // AIAA Paper 2016-3690
19. Суржиков С.Т. Расчет неравновесного излучения ударных волн в воздухе с использованием двух моделей // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 1. С. 99-114.
20. Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J., and NIST ASD Team (2024). NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.12), [Online]. Available: https://physics.nist.gov/asd [2026, July 6]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD.
21. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. – М.: Эдиториалс УРСС. 2001. 896 с.
22. Левашов В.Ю., Козлов П.В., Быкова Н.Г., Забелинский И.Е Особенности излучения аргоновой плазмы на начальном этапе за фронтом ударной волны // Химическая физика, том 40, № 1, с. 16-23, 2021
23. Забелинский И.Е., Ибрагимова Л.Б., Шаталов О.П. Измерение колебательной температуры кислорода за фронтом сильной ударной волны в условиях термической и химической неравновесности // Изв. РАН. МЖГ. 2010. № 3. С. 159-167
24. Быкова Н.Г., Кузнецова Л.А. Исследование абсорбционных характеристик молекулярного кислорода в системе Шумана–Рунге при высоких температурах. I. Расчеты спектров поглощения // Оптика и спектроскопия. 2008. Т. 105. № 5. С. 732–737
25. Ibraguimova L. B., Sergievskaya A. L., Levashov V. Yu, Shatalov O. P., Tunik Yu V., Zabelinskii I. E. Investigation of oxygen dissociation and vibrational relaxation at temperatures 4000–10 800 k. // Journal of Chemical Physics, 139(3 (034317)):1–10, 2013.
26. Залогин Г.Н., Лунев В.В., Пластинин Ю.А. Ионизация и неравновесное излучение воздуха за сильными ударными волнами // Изв. РАН. МЖГ. 1980, №1, с.105-112.
27. Yury A. Plastinin, Georgy F. Karabadzhak, Boris A. Khmelinin, Boris A. Zemliansky, Andrey B. Gorshkov, Georgy N. Zalogin Measurements of the UV Radiation Generated by the Soyuz Spacecraft Transport Capsule During Re-entry // AIAA Paper 2007-0815, 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 8 - 11 January 2007, Reno, Nevada.
28. Суржиков С. Т. Применение квазистационарных eRC-моделей для расчета неравновесного излучения ударных волн при скорости порядка 10 км/с //Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2022. Т.23, вып. 4.
29. Лабунцов Д.А., Ягов В.В. Механика двухфазных систем. М.: Издательство МЭИ. 2000
30. Kryukov A., Levashov V., Puzina Y. Non-Equilibrium Phenomena near Vapor-Liquid Interfaces. Springer briefs in applied sciences and technology. Springer, 2013. 54 p.
31. Labuntsov D.A., Kryukov A.P. Analysis of intensive evaporation and condensation // International Journal of Heat and Mass Transfer. 1979. V. 22, N. 7. P. 989-1002
32. Крюков А.П., Левашов В.Ю., Жаховский В.В., Анисимов С.И. Тепло и массоперенос на межфазных поверхностях конденсат-пар. // УФН, 2021. Т.191. № 2. С. 113146.
33. Plesset Milton S. Note on the Flow of Vapor Between Liquid Surfaces // The Journal of Chemical Physics. 1952. V. 20. N. 5. P. 790-793
34. Hertz H. Uber die Verdunstung der Flussigkeiten, insbesondere des Quecksilbers im lufteeren Raume // Ann. Phys. und Chemie. 1882. Bd.17. S.177–200
35. Knudsen M. Die Maximale Verdampfungsgeschwindigkeit des Quecksilbers // Ann. Phys. und Chemie. 1915. Bd.47. S.697–708
36. Левашов В. Ю., Крюков А. П. Граничные условия для задач переноса на поверхности испарения//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2024. Т.25, вып. 6. http://chemphys.ipmnet.ru/issues/2024-25-6/articles/1142/
37. Zhakhovskii V.V., Anisimov S.I. Molecular-dynamics simulation of evaporation of a liquid // J. Exp. Theor. Phys. 84, 734–745 (1997)
38. Крюков А. П., Левашов В. Ю. Молекулярно-динамическое моделирование процессов испарения и конденсации. Сравнение с кинетическими расчетами // Труды XIV Минского Международного Форума по Тепломассообмену. — 2012.
39. Крюков А.П., Левашов В.Ю., Павлюкевич Н.В. Коэффициент конденсации: определения, современные экспериментальные и расчетные данные, оценка величины // Инженерно-физический журнал, том 87, № 1, с. 229-237, 2014
40. Zhakhovsky Vasily V., Kryukov Alexei P., Levashov Vladimir Yu, Shishkova Irina N., Anisimov Sergey I. Mass and heat transfer between evaporation and condensation surfaces: Atomistic simulation and solution of boltzmann kinetic equation // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116(37):18209–18217, 2019.
41. Левашов В. Ю., Крюков А. П., Кусов А. Л. Структура течения вблизи поверхности испарения // Изв. РАН. МЖГ. (6):127–137, 2024.
42. Murakami M., Furukawa T., Maki M., Fujiyama J. Experimental study of transient evaporation of superfluid helium induced by incidence of second sound thermal pulse onto free surface // Experimental Thermal and Fluid Science 26 (2002) 229–235
43. Kryukov A. P., Zhakhovsky V. V., Levashov V. Yu. Condensation of subsonic and supersonic gas flows on a flat surface. // International Journal of Heat and Mass Transfer, 198:123390, 2022.
44. Крюков А.П. Интенсивная конденсация: (Аспекты теории и приложений). Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук /Моск. энергетич. ин-т. — М. 199
45. Kryukov A., in Proc. of the 17th Intern. Symp. on Rarefied Gas Dynamics, July 8-14, 1990, Aachen, Germany (Ed. A E Beylich) (New York: Wiley VCH, 1991) p. 1278
46. Горбунов В.Н., Пирумов У.Г., Рыжов Ю.А. Неравновесная конденсация в высокоскоростных потоках газа М.: Машиностроение, 1984
47. Корценштейн, Н. М., Петров Л. В. Численное моделирование объемной конденсации при истечении парогазовой смеси через сопло // Коллоидный журнал. – 2017. – Т. 79, № 3. – С. 276-283. – DOI 10.7868/S0023291217030065
48. V.I. Kalikmanov Nucleation Theory. Springer Netherlands, 2013
49. Левашов В.Ю., Майоров В.О., Крюков А.П. Влияние гомогенной нуклеации на параметры пара вблизи поверхности испарения: упрощенный подход // Письма в Журнал технической физики. 2022. Т. 48. № 21. С. 6–9.
50. Левашов В. Ю., Крюков А. П., Шишкова И. Н. Влияние гомогенной нуклеации на интенсивность процессов испарения/конденсации. // Коллоидный журнал, 86(2):218–226, 2024.
51. Левашов В. Ю. Влияние процесса нуклеации на структуру течения при нестационарном испарении//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2026. Т.27, вып. 2. http://chemphys.ipmnet.ru/issues/2026-27-2/articles/1267/
52. Корценштейн Н. М., Петров Л. В., Рудов А. В., Ястребов А. К. Объемная конденсация пара при интенсивном испарении с межфазной поверхности // Коллоидный журнал. – 2024. – Т. 86, № 6. – С. 766-775.
53. Стернин Л.Е. Основы газодинамики двухфазных течений в соплах. М.: Машиностроение. 1974.
54. Левашов В. Ю., Терешкин В. С., Жаховский В. В. Образование кластеров в пересыщенном паре аргона в присутствии неона. // Изв. РАН. МЖГ. (1):17–28, 2026.