Вплив анізотропії потенціалу міжмолекулярної взаємодії на поверхневий натяг модельних рідин

Berezovska, Y., Grigoriev, A., & Gavrushenko, D. (2025). Influence of the Intermolecular Interaction Potential Anisotropy on the Surface Tension of Model Fluids. Ukrainian Journal of Physics, 70(5), 339. https://doi.org/10.15407/ujpe70.5.339

Термодинамічна та кінетична поведінка рідин навіть з принципово різними типами міжмолекулярних взаємодій, таких як вода та аргон, демонструє певну схожість. Зокрема, кінематична в'язкість та густина вздовж кривої рівноваги рідина-пара в редукованих координатах є подібними для цих речовин. Ця схожість пояснюється орієнтаційним усередненням потенціалу міжмолекулярної взаємодії. Виникає питання: «Наскільки універсальною є спостережувана закономірність?». Метою цієї роботи є вивчення таких теплофізичних параметрів системи двоатомних молекул, як коефіцієнт поверхневого натягу та густини фаз вздовж кривої рівноваги рідина-пара, а також вплив асферичності частинок на ці властивості. Використовуючи метод Ванга-Ландау в рамках великого канонічного ансамблю, ми розрахуємо температурні залежності густин газової та рідкої фаз на їх кривій рівноваги, а також коефіцієнт поверхневого натягу для систем частинок з нецентральною взаємодією. Зокрема, досліджуються системи двоатомних частинок, атоми яких взаємодіють через потенціал Леннарда-Джонса. Діаметри атомів змінюються таким чином, щоб молекулярний об'єм залишався постійним. Проаналізовано вплив молекулярної асферичності на теплофізичні властивості досліджуваних рідин. Показано, що анізотропія потенціалу міжмолекулярної взаємодії майже не впливає на густини рідкої та газової фаз на їх рівноважній кривій, на відміну від коефіцієнта поверхневого натягу, який суттєво залежить від анізотропії потенціалу міжмолекулярної взаємодії, особливо за низьких температур.