Метастабильные состояния флюида внутри бинодали в рамках кластерного вариационного метода

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен анализ поведения хода изотермы и молекулярных распределений внутри бинодали в рамках решения модели Изинга полученного на основе кластерного вариационного метода для плоских решеток с координационными числами 3, 4, 6. Получено, что микроскопический подход дает вероятностную интерпретацию макроскопического правила Максвелла и объясняет, как на изотерме возникает секущая между областями сосуществования двух фаз. Внутри бинодали обнаружена область отсутствия решений (область вырождения) и для этой области рассчитаны критические температуры вырождения при которых исчезает нетривиальное решение уравнений. При уменьшении температуры область вырождения внутри бинодали расширяется и сближается с кривой бинодали так что кривая вырождения и бинодаль становятся неразличимы. Численными итерационными расчетами исследована зависимость области отсутствия решения внутри бинодали с увеличением размера кластера. Критическая температура вырождения асимптотически приближается к критической температуре бинодали с увеличением размера кластера. Обсуждаются существующие способы интерпретации метастабильных состояний, а также соответствие новых полученных результатов с ранее известными и полученными в приближениях среднего поля (без учета корреляций) и в квазихимическом (при учете только прямых корреляций), а также с точным результатом теории конденсации Янга–Ли.

Об авторах

Е. В. Вотяков

The Cyprus Institute, Energy Environment and Water Research Center

Email: karaul@gmail.com
Cyprus, 2121, Nicosia, 20 Kavafi Str

Ю. К. Товбин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: karaul@gmail.com
Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Фаулер Р., Гуггенгейм Э. Статистическая термодинамика, М.: Изд-во. иностр. лит., 1949.
  2. Гиршфельдер Дж., Кертис Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. 929 с.
  3. Мелвин-Хьюз Е.А. Физическая химия. М.: изд-во иностр. лит., 1962. Кн. 2. 1148 с.
  4. Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975. 776 с.
  5. Кривоглаз А.Н., Смирнов А.А. Теория упорядочивающихся сплавов. М.: ГИФМЛ, 1958. 388 с.
  6. Стенли Г. Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир. 1973. 400 с.
  7. Хачарутян А.Г. Теория фазовых превращений и структуры твердых растворов. М.: Наука, 1974. 265 с.
  8. Паташинский А.З., Покровский В.П. Флуктуационная теория фазовых переходов. М.: Наука, 1975. 256 с.
  9. Ма Ш. Современная теория критических явлений. М.: Мир, 1980.
  10. Onsager L. // Phys. Rev. 1944. V. 65. P. 117.
  11. Domb C. // Proc. Roy. Soc., 1949. V. A196. P. 36.
  12. Domb C. // Adv. Phys., 1960. V. 9. P. 149.
  13. Хилл Т. Статистическая механика. М.: Изд-во иностр. лит., 1960. 485 с.
  14. Хуанг К. Статистическая механика. М.: Мир, 1966. 520 с.
  15. Вотяков Е.В., Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2022. Т. 96. № 3. С. 339.
  16. Kikuchi R. // Phys. Rev. 1951. V. 81. P. 988.
  17. Kikuchi R. // J. Chem. Phys. 1951. V. 19. P. 1230.
  18. Kikuchi R., Brush S.G. // J. Chem. Phys. 1967. V. 47. P. 195.
  19. Barker J.A. // Proc. Royal Soc. London. A. 1953. V. 216. P. 45.
  20. Hijmans J., de Bour J. // Physica. 1955. V. 21. P. 471.
  21. Sanchez J.M., de Fontaine D. // Phys. Rev. B. 1978. V. 17. 2926.
  22. Sanchez F., Ducastelle F., Gratias D. // Physica A. 1984. V. 128. P. 334.
  23. Theory and Applications of the Cluster Variation and Path Probability Methods / Eds. J.L. Moran-Lopez and J.M. Sanchez / New York and London: Plenum Press, 1996. 420 p.
  24. Вотяков Е.В., Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2023. Т. 97. В печати.
  25. Yang C.N., Lee T.D. // Phys. Rev. 1952. V. 87. P. 404.
  26. Lee T.D., Yang C.N. // Ibid. 1952. V. 87. P. 410.
  27. Бойко В.Г., Могель Х.-Й., Сысоев В.М., Чалый А.В. // УФН 1991. Т. 161. № 2. С. 77.
  28. Rosengren A., Lapinskas // Phys. Rev. 1993. V. 47. P. 2643.
  29. Vinograd V.L., Putnis A. // Physics and Chemistry of Minerals. 1998. V. 26. P. 135.
  30. Товбин Ю.К. Теория физико-химических процессов на границе газ–твердое тело, М.: Наука, 1990. 288 с. (Tovbin Yu.K., Theory of physical chemistry processes at a gas-solid surface processes, CRC Press, Boca Raton, Fl, 1991).

Дополнительные файлы


© Е.В. Вотяков, Ю.К. Товбин, 2023