Gázok és folyadékok statisztikus termodinamikája (Transzportjellemzők számítása statisztikus modellek alapján)

A statisztikus mechanika egyik leggyümölcsözőbb alkalmazási területe a termodinamika. Ez a könyv a statisztikus mechanika segítségével tárja fel az anyagok, szorosabban a gázok és folyadékok mikroszkópikus tulajdonságait és a termodinamikai, valamint a trasznportjellemzők közti összefüggéseket. Ezen összefüggések alapján megmutatja, hogyan lehet empirikus modellekkel számolni a gázok és folyadékok jellemzőit. A fejezeteken belül egyes szakaszokhoz részletesen kidolgozott mintapéldákat csatol, hogy megvilágítsa, hogyan kell a leírt módszert alkalmazni, a fejezetek végén pedig feladatok találhatók. Mint alkalmazott mikroszkopikus termodinamika, első a magyar szakirodalomban. Vegyészeknek, fizikusoknak, egyetemi hallgatóknak, statisztikus és kémiai termodinamikával, statisztikus mechanika alkalmazásával foglalkozó kutatóknak ajánljuk. TARTALOM Előszó 11 Jelölések 13 Bevezetés 19 Klasszikus mechanika 20 A kvantum 25 Hullámmechanika 27 Hullámfüggvények és a hullámegyenlet a kvantummechanikában 28 Kvantummechanikai hullámfüggvények 30 Kvantumállapotokból levezetett mérhető mennyiségek 34 Kvantumállapotok közötti ingadozások 36 Fázistér 37 Összefoglalás 38 Statisztikus mechanika és termodinamika 41 A statisztikus eloszlás 42 Sokaságok és az energiaeloszlás törvénye 50 Termodinamikai tulajdonságok a kanonikus sokaságban 56 Klasszikus statisztikus mechanika 62 A kváziklasszikus állapotösszeg 70 Összefoglalás 73 Ideális gáz egyensúlyban 76 Az állapotösszeg tényezőkre bontása 77 Transzlációs járulékok 79 Magspin-járulékok 80 Elektronszerkezeti járulékok 81 Külső forgási járulékok 83 Rezgési járulékok 88 Anharmonikus és deformációs effektusok 90 Belső forgás 94 Többkompnensű ideális gázok 95 Kémiai egyensúly 95 Összefoglalás 99 Apoláris molekulák közötti hatást leíró potenciálfüggvények 102 Konfigurációs energia és eltérés az addivitástól 103 Molekulák közötti kölcsönhatások fajtái 105 Rövid hatótávolságú tasztító kölcsönhatás 106 A diszperziós kölcsönhatás elméleti számítása 111 Apoláros molekulák összetett centrális potenciálfüggvényei 116 Szerkezettel rendelkező molekulák modellezése 129 Különböző molekulákból álló párok kölcsönhatása 136 Összefoglalás 138 Közvetlen elektrosztatikus kölcsönhatás 141 A multipólus sorfejtés 142 Dipólmomentumok 144 Kvadrupólmomentumok 145 Molekulapár koordináta-rendszerei 149 Polarizálhatóság és indukciós energiák 153 Elektromos töltésű molekulák (ionok) 157 Szög szerint átlagolt kölcsönhatás 159 Poláros molekulák párpotenciálja 162 Asszociált molekulák 164 Összefoglalás 165 Gázok és egyensúlyi folyadékok eloszlásfüggvényének elmélete 167 Az állapotösszeg 168 Konfigurációs és különbözeti mennyiségek 169 Konfigurációs eloszlásfüggvények 170 Alacsonyrendű konfigurációs eloszlásfüggvények 173 A radiális eloszlásfüggvény és a termodinamikai mennyiségek 175 Többkomponensű rendszerek 187 Összefoglalás 188 A gázok viriál-állapotegyenlete 190 A viriál-állapotegyenlet 191 A nyomás kifejezése g (r; q, T) sűrűség szerinti sorával 193 A radiális eloszlásfüggvény kis sűrűségre 194 Viriálegyütthatók páronkénti additivitás esetén 198 A párpotenciál-paraméterek meghatározása a B2(T)-re vonatkozó adatokból 203 A viriálegyenlet a kritikus tartományban 208 Ritka gázok keveréke 215 Ritka gázok termodinamikai függvényei 217 Összefoglalás 217 Folyadékok radiális eloszlásfüggvénye 221 Az YBG elmélet 222 A HNC és a PY egyenletek 224 Összehasonlítás numerikus számításokkal 227 Összehasonlítás a kísérlettel 231 Az önkonzisztens közelítés 234 Pertubációs elméletek 235 Többkomponensű rendszerek 239 Összefoglalás 240 A merevgömb-modellen alapuló folyadékelméletek 242 A merevgömb-folyadék termodinamikai tulajdonságai 243 A merevgömb-modell radikális eloszlásfüggvénye 246 A merevgömb-modell tulajdonságainak explicit egyenletei 249 Perturbációszámítás 255 Többkomponensű rendszerekre vonatkozó egyszerű pertubációszámítás 262 Összefoglalás 269 A folyadékok elemicella-modelljei 271 Modellek, amelyekben egy celláben legfeljebb egy molekula tartózkodhat 272 A sima cellapotenciál-modell (SCPM) 274 Az SCPM konfigurációs energia 275 Az SCPM állapotegyenlet 277 Párolgási hő az SCPM-ből 286 A fajhő az SCPM-modellben 287 Gőznyomás a cellamodellben 288 A 3,9 párpotenciál alkalmazása a rácsmodellben 290 Összefogallás 291 A megfelelő állapotok elmélete 293 Az egyszerű CST 294 Kvantumfolyadékok 305 Apoláros többatomos gázok és folyadékok 306 Poáros gázok és folyadékok 308 Sóolvadékok 312 A CST empirikus finomítása 314 Redukált viriálegyütthatók 315 CST és nemadditivitás 317 Többkomponensű rendszerek; konformis-oldat elmélete 318 Összefoglalás 320 A ritka gázok transzporttulajdonságai 323 A transzporttulajdonságok 324 A statisztikus mechanikai leírás áttekintése 327 Az időátlagolás 329 Nemegyensúlyi eloszlásfüggvények definíciói 330 A makroszkopikus áramok 332 Az egyensúlyi eloszlásfüggvény 336 Bináris ütközések dinamikája 337 A Boltzmann-egyenlet 338 A transzportegyütthatók egyenletei 341 Az ütközési integrálok 344 Az elmélet és a kísérlet összehasonlítása és a párpotenciál megválasztása 349 Többatomos apoláros gázok 361 Poláros gázok 364 Gázkeverékek 366 Összefoglalás 367 Sűrű gázok és folyadékok transzportegyütthatói 370 Sűrű merevgömb-folyadék Enskog-elmélete 373 A derékszögű potenciálvölgy-modell 380 Az időkorrelációs függvény 386 A megfelelőállapotok-elv 392 Összefoglalás 401 Függelék 403