بررسي ناوردايي هم‌ريختي در مايع متان با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي

Investigation of isomorph-invariance in liquid methane by molecular dynamics simulation

در اين تحقيق، ناوردايي هم‌ريختي مايع متان با استفاده از شبيه‌سازي ديناميك مولكولي در آنسامبل بندادي مورد بررسي قرار گرفته است. با رسم نمودار پراكندگي ويريال بر حسب انرژي پتانسيل در چگالي و دماي معين، ضريب همبستگي انرژي- فشار محاسبه شده است. همچنين با توليد نقاط حالت هم‌ريخت در نمودار فاز (T-ρ)، ناوردايي مقياسي برخي از خواص استاتيكي و ديناميكي برروي نقاط حالت هم‌ريخت بررسي شده است. نتايج به دست آمده به دو نكته مهم اشاره دارد. اول اين كه مايع متان فقط در دماي بالاي K300 يك مايع همبسته قوي (مايع ساده) محسوب مي‌شود. نكته دوم اين كه كميت‌هاي ظرفيت گرمايي، تابع توزيع شعاعي، و ضريب پخش براي نقاط حالتي كه هم‌ريخت هستند، چنانچه در واحد‌هاي كاهش‌يافته بيان شوند ويژگي ناوردايي مقياسي نشان مي‌دهند. از اين رو با دانستن اين كميت‌ها براي يك نقطه حالت، مي‌توان آنها را براي ديگر نقاط حالت هم‌ريخت تنها با تغيير مقياس به دست آورد

In this paper, isomorph invariance of liquid methane is investigated by means of constant-NVT molecular dynamics simulations. According to the data extracted from simulations, equilibrium fluctuations show strong correlation between potential energy U and virial W. We also generated isomorph state points and investigated invariance of certain thermodynamic, structural, and dynamical properties. The result show methane is a strongly correlated liquid for temperatures at and above 300K such that the specific heat, radial disturbution function, and diffusion are invariant for state points generated along an isomorph curve when expressed in reduced units. Hence by knowing these properties at one state point, they can be obtained for other isomorphic state points by simple rescaling