دینامیک فعال شده, فقدان کارسنجی و انتقال  در مایعات ابر سرد

دینامیک فعال شده, فقدان کارسنجی و انتقال در مایعات ابر سرد – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

دینامیک فعال شده، فقدان کارسنجی و انتقال  در مایعات ابر سرد

چکیده

دینامیک انتقال از مایع ابر سرد به شیشه براساس چندین آزمایش مورد بررسی قرار می گیرد: معیارهای کارسنجی، ضرایب خودنفوذی، توابع خود همبستگی وان ها (Van Hove)و گرانروی برشی. محاسبات دینامیک مولکولی فشار ثابت در چندین دما برای مخلوط لنارد- جونز و مخلوط های دوتایی کره های نرم انجام  می شوند. وابستگی دمایی پارامترهای نفوذ کارسنجی برای هر دو سیستم از قانون وگل- فولچر پیروی می کند. از طرف دیگر، ضرایب خودنفوذی برای سیستم کره نرم رفتار آرینوسی اما برای سیستم لنارد- جونز رفتار وگل ـ فولچر نشان می دهد این مشاهدات نشان می دهند که فقدان کارسنجی مؤثر خصوصیت عمومی مواد تشکیل دهنده شیشه می باشند. آزمایشهای مختلف دینامیک مخلوط‌هایی که در اینجا بررسی شده اند، نشان می دهند که مکانیسم انتقال جرم از فرایند نفوذی ساده به فرایندی که شامل انتقالات فعال شده است، به شدت تغییر می کند. دمایی که درآن، این پدیده روی می دهد از دمای انتقال شیشه ای  بالاتر است و در محدوده  قرار می گیرد. در این محدوده دمایی، زمانهای کارسنجی مؤثر خیلی افزایش می یابد و این امر حاکی از آن  است که فرایند استراحت با حضور سدهایی در فضای پیکربندی برتری پیدا می کند. ما این نکته را نیز نشان می دهیم که در محدوده دمایی که در آن، زمان های همگرایی کارسنجی افزایش می یابد، رابطه استوکس ـ اینشتین میان گرانروی برشی و ضرایب خودنفوذی شروع به شکستن می کند.

دینامیک فعال شده, فقدان کارسنجی و انتقال  در مایعات ابر سرد

۱- مقدمه

مکانیسم افزایش قابل توجه گرانروی هنگامی که دما کاهش می یابد حتی برای ساده‌ترین مواد تشکیل دهنده شیشه دقیقاً شناخته نشده است. تعیین خصوصیات کلیدی مواد شیشه ای که تا حد زیادی مستقل از پتانسیل بین مولکولی می باشند، دشوار است. طبقه‌بندی شیشه ها بوسیله آنجل به «ترد» و «سخت» سؤالاتی را در مورد روشهای تئوری رسیدن به شیشه ها را مطرح کرده است]۱[. مدلهایی که در این مقاله بررسی شده اند، مثالهایی از شیشه های «ترد» اجسامی با دو ویژگی برجسته، می باشند. ویژگی اول افت قابل توجه گرمای ویژه در فشار ثابت C_P به هنگام رسیدن دمایT به دمای انتقال شیشه ای  می باشد. ویژگی دوم اینست که وابستگی دمایی گرانروی، (T)_S در دماهای به اندازه کافی پاین به وضوح رفتار ضد آرینوسی نشان می دهد و اغلب با فرم تابع معروف وگل ـ فولچر تطابق پیدا می کند]۲[. در مقاله اخیر چنین استدلال می کنیم «خصوصیات عمومی» ( خصوصیاتی که از پتانسیل بین مولکولی صریح مستقل هستند) مواد تشکیل دهنده شیشه براساس فقدان کارسجی هنگامی که درجه _{ابر سرد}شدگی افزایش می یابد، فهمیده می شود]۳[. در نتیجه سیستم نمی تواند بر سدهای انرژی پتانسیل جهت نفوذ در مقیاس زمانی مشاهدات غلبه کند. هدف این مقاله توسعه و اثبات این ایده می باشد. علاوه براین، استدلالهایی را فراهم می کنیم تا نشان دهیم که مرحله افزایش شدید در مقیاس زمانی مورد نیاز برای بدست آوردن کار سنجی مؤثر با تغییر مکانیسم نفوذ تک ذره ارتباط دارد. یکی از کشفهای مهم اخیر در مورد حالت سیالات کاملاً ابر سرد مشخص شده در تشکیل دهنده های شیشه ترد، حضور انتقال دینامیکی است که در دمای خیلی بالاتر از دمای انتقال شیشه ای آزمایشگاهی روی می دهد]۴[چنین تصور می شود که این انتقال، ویژگی ترمودینامیکی مایعات ابر سرد است که از نظر فیزیکی مهم می باشد اما انتقال شیشه ای که وابستگی آن به روش حالت تهیه شده کاملاً معلوم است، از اهمیت اساسی کمتری برخوردار است. چنین تصور می شود که این انتقال دینامیکی بر تغییر حرکت انتقالی کوتاه مدت مولکولها از جابه‌جایی‌های پیوسته کوچک به مراحل جهشی بزرگ که با فواصل زمانی بزرگ در مقایسه با طول مراحل جدا می شود، دلالت دارد. در این دیدگاه ، انتقال با استقرار کوتاه مدت ذرات همراه است نه با ثابت ماندن در موقعیتهایی که در انتقال شیشه‌ای روی می دهد.

برخلاف استقرار کوتاه مدت ذرات در ناحیه معینی از فضای پیکربندی که در بالا توصیف شده، استقرار سیستم در یک چاه انرژی پتانسیل برای کل سیستم خواص ترمودینامیکی معینی ایجاد می کند نظیر کاهش گرمای ویژه و تغییر ماهیت استراحت ساختاری. در یک مجموعه میکروکانونی هنگامی که انرژی کل E از ارتفاع سد مخصوص E_B بزرگتر است، نمودار سد انرژی پتانسیل نامناسب است و نفوذ ذرات بوسیله خصوصیات مراحل جابجایی کوچک معمول در حرکت براونی پیشرفت می کند اما هنگامی که انرژی تا E_B کاهش می یابد، سیستم با سدهای پتانسیل با ارتفاع های مختلف مواجه می شود. در این مورد، فکر کردن درباره «استقرار» سیستم در یک چاه مخصوص در بعضی زمانها از انتقال فعال شده(که احتمالاً شامل تغییر قابل توجهی در موقعیتهای چندین ذره می باشد) تا حداقل پتانسیل«مجاور» مفید می باشد.

بقیه این مقاله به صورت زیر سامان می یابد. مدلهای بررسی شده و تعریف استاندارد متری افت و خیز انرژی در بخش ۲ مورد بحث قرار می گیرند. زمانهای همگرایی کارسنجی، ضرایب خودنفوذی و توابع خود هم بستگی وان ها و در بخش های ۳ و۴ گزارش می شوند. بخشی ازاین نتایج در جای دیگر گزارش شده  است]۱۳و۳[. بعضی از ملاحظات مبتنی براین نتایج در بخش ۵ وجود دارند.

دینامیک فعال شده, فقدان کارسنجی و انتقال  در مایعات ابر سرد

۲- مدلها و جزئیات شبیه سازی

ما از روش شبیه سازی کامپیوتری دینامیک مولکولی فشار ثابت با شرایط مرزی تناوبی]۱۴[برای بررسی خواص مخلوط لنارد ـ جونز و مخلوطی از کره های نرم استفاده کرده ایم. این مدل برحسب پتانسیل برهمکنش میان ذره ای از نوع  که در موقعیت r_j قرار گرفته و ذره ای از نوع  که در موقعیت r_k قرار گرفته تعریف می شود. برهمکنش لنارد ـ جونز چنین  است:

۳- کمیتهای دینامیکی

ما دینامیک سیستم ها را بوسیله محاسبه سه نوع کمیت بررسی کرده ایم. کمیت اول شامل بررسی حرکت تک ذره برحسب ضرایب خودنفوذی و توابع خود همبستگی وان ها می باشد. ضرایب خودنفوذی با استفاده از رابطه اینشتین برای جابجایی مربعی متوسط ذرات تعیین گردید که این رابطه بیان می کند که در زمانهای طولانی، ضریب خودنفوذی  شیب جابجایی مربعی متوسط  را به صورت تابعی از زمان تعیین می کند(۲و۱= a).

 ۴- نتایج

الف- ضرایب کارسنجی D_E و D_S

شبیه سازیها برای مخلوط لنارد- جونز و مخلوط نرم کره دو جزئی در چندین دما در فشار ثابت انجام شدند. استاندارد متری افت و خیزها در تنش غیر قطری و انرژی محاسبه شدند و ضریب مربوط    S) یا D_G(G = E از رفتار طولانی مدت (t) بدست آمد. وابستگی دمایی D_E و D_S در شکل ۱ نشان داده شده است. بخش اصلی شکل ۱ برای مخلوط لنارد ـ جونز در فشار p=5 می باشد. داخل شکل (الف) برای مورد لنارد ـ جونز p=0 و داخل شکل (ب) برای مخلوط نرم کره می باشد.

(ب) ضرایب خودنفوذی

وابستگی دمایی خودنفوذی در شکل ۳ نشان داده شده است. باز هم، نتایج می توانند به فرم وگل ـ فولچر ارائه شوند. پارامترهای انطباق در جدول ۲ نشان داده شده اند. به این نکته توجه داشته باشید که  برای سیال نرم کره از صفر برای ضریب خودنفوذی قابل تشخیص نیست در حالیکه برای ضرایب استاندارد متری انرژی و استاندارد متری تنش به وضح بزرگتر از صفر است. اختلاف کیفی در وابستگی دمایی ضرایب خودنفوذی مخلوط های نرم کره لنارد ـ جونز نشان می دهد که دینامیک حالات ابر سرد برای این سیستم ها کاملاً متفاوت است.

 (ج) توابع وان هاو واستقرار ذرات

پارامتر کارسنجی D_E فقط زمان کل مورد نیاز برای کشف نواحی مجاز فضای پیکربندی موقعیت درشت دانه سیستم را ارائه می دهد. برای بدست آوردن بینش بیشتر در مورد ماهیت دینامیک ذرات ، تابع خودهمبستگی وان ها  را که توصیف مفصل حرکت ذرات منفرد از گونه های a را فراهم       می کند، محاسبه می کنیم. این تابع قبل از اینکه برای مخلوط های نرم کرده محاسبه شود(۲۲) ، برای مخلوط لنارد ـ جونز با استفاده از دینامیک مولکولی دما ثابت (۲۳) در یک نمک مذاب (۲۴) و در متانول (۲۵) محاسبه شده است. تابع خودهمبستگی وان ها و برای ذرات نوع a چنین است است:

(د) گرانروی و رابطه استوکس ـ انیشتین

گرانروی (ویسکوزیته) برشی  با استفاده از معادله (۳-۱۰) ارزیابی می شود. مقادیر محاسبه شد و گرانروی برشی برای مخلوط لنارد ـ جونز به صورت تابعی از T/1 در شکل ۹ نشان داده شده است . رفتار غیر آرینوسی آشکار است . خط توپر انطباق وگل ـ فولچر با T₀=0.29 و B=1/5 می باشد، مقادیر نزدیک به آنها به ضرایب سنجش و خودنفوذی اختصاص دارند. در پایین ترین دماها که در آنها مقدار قابل اطمینانی از گرانروی تعیین می شود، نشانه ای مبنی بر نامناسب بودن نمودار  وگل ـ فولچر وجود دارد. داخل شکل، نمودار قاعده توانی گرانروی،

دینامیک فعال شده, فقدان کارسنجی و انتقال  در مایعات ابر سرد

۵- نتایج

در این مقاله، نتایج شبیه سازیهای فشار ثابت گسترده برای مخلوط لنارد – جونز و برای آلیاژهای نرم کره را ارائه کرده ایم . ما چندین کمیت را که مربوط به انتقال در مایعات ابر سرد می باشند، یعنی ضرایب خودنفوذی، گرانروی برشی، تابع خود همبستگی وان هاو و پارامترهای همگرایی کارسنجی  D_Eو  D_S، محاسبه کرده ایم. ما از این مقاله با ملاحظات زیر نتیجه‌گیری می کنیم. انحراف زمانی کمیتهای نظیر استاندارد متری افت و خیز انرژی و استاندارد متری انرژی]۹[ ردیابی مفیدی از استقرار سیستم در یک چاه انرژی آزاد   می باشد.