Las esferas duras se utilizan ampliamente como partículas modelo en la teoría mecánica estadística de fluidos y sólidos. Se definen simplemente como esferas impenetrables que no pueden superponerse en el espacio. Imitan la repulsión extremadamente fuerte ("rebote infinitamente elástico") que experimentan los átomos y las moléculas esféricas a distancias muy cercanas. Los sistemas de esferas duras se estudian por medios analíticos, mediante simulaciones de dinámica molecular y mediante el estudio experimental de ciertos sistemas de modelos coloidales . El sistema de esfera dura proporciona un modelo genérico que explica la estructura y dinámica cuasiuniversal de los líquidos simples. [1]
Definicion formal
Esferas duras de diámetro son partículas con el siguiente potencial de interacción por pares:
dónde y son las posiciones de las dos partículas.
Gas de esferas duras
Los primeros tres coeficientes viriales para esferas duras se pueden determinar analíticamente
= = =
Los de orden superior se pueden determinar numéricamente mediante la integración de Monte Carlo . Enumeramos
= = =
Se puede encontrar una tabla de coeficientes viriales de hasta ocho dimensiones en la página Esfera dura: coeficientes viriales .
El sistema de esfera dura exhibe una transición de fase fluido-sólido entre las fracciones de volumen de congelación y derritiendo . La presión diverge en un empaque cerrado aleatorio. para la rama líquida metaestable y en empaquetamiento cerrado para la rama sólida estable.
Líquido de esferas duras
El factor de estructura estática del líquido de esferas duras se puede calcular utilizando la aproximación de Percus-Yevick .
Ver también
Literatura
- JP Hansen e IR McDonald Theory of Simple Liquids Academic Press, Londres (1986)
- Página de modelo de esfera dura en SklogWiki.
Referencias
- ^ Dyre, Jeppe C (2016). "La cuasiuniversalidad de los líquidos simples y el paradigma de la esfera dura" . Revista de física: materia condensada . 28 (32): 323001. Bibcode : 2016JPCM ... 28F3001D . doi : 10.1088 / 0953-8984 / 28/32/323001 . ISSN 0953-8984 . PMID 27345623 .