Transições de fase líquido-líquido : modelo de campo médio com duas estruturas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Farias, Maria Licia de Lima
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/36101
Resumo: Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciências de Materiais, 2019.
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Esta hipótese é consistente com um cenário que considera a água como uma mistura de duas estruturas distintas sendo este, um dos cenários mais promissores para o esclarecimento das propriedades anômalas da água. Nesta perspectiva, várias equações de estado de duas estruturas foram propostas para investigar a possibilidade de uma transição de fase líquido-líquido, assim como a presença de anomalias termodinâmicas na água super-resfriada. Uma equação recente foi proposta por Holten e Anisimov, se ajustando bem à maioria dos dados experimentais disponíveis para a água super-resfriada. O sucesso desta abordagem, que considera a existência de duas estruturas, nos levou a questionar as origens estatística e mecânica deste tipo de equação e quais conexões podem ser realizadas entre os principais aspectos microscópicos dos sistemas com o comportamento termodinâmico considerado anômalo. Este tipo de questionamento nos permitiu contribuir para a compreensão de comportamentos macroscópicos considerados anômalos no contexto da água líquida, passando por uma redefinição do coeficiente de expansão térmica e uma generalização da conceito de anomalia na densidade para outros sistemas físicos, além da água. Com este intuito, propomos uma analogia entre um fluido com célula compressível e um ferromagneto a partir da descrição de dois estados do modelo do paramagneto ideal de spin-1/2. Empregamos a teoria de campo médio de Bragg-Williams aos dois modelos e realizamos uma comparação direta entre a transição de fase líquido-líquido de um fluido com a transição paramagnetoferromagneto. Utilizamos esta comparação para entendermos a transição de fase líquido-líquido e sua relação com as anomalias volumétricas da água, especialmente, o aumento da densidade com a temperatura entre 0oC e 4oC. Por fim, também investigamos o comportamento de funções termodinâmicas de resposta como o coeficiente de expansão térmica, a compressibilidade isotérmica e a capacidade térmica, associando seu comportamento às transições entre estados, no caso dos modelos não interagentes, e às transições de fase, nos sistemas com interação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).A thermodynamically hypothesis for explaining the anomalous behavior of water in the supercooled and in the stable liquid region was developed in 1992 by Poole et al. The authors suggested that the sharp increase of response functions are mainly associated with the coexistence of two liquid aqueous phases namely low-density liquid (LDL) and high-density liquid (HDL). The liquidliquid phase transition (LLPT) between these two states would end on a liquid-liquid critical point (LLCP) hidden in a experimentally inaccessible area. An hypothesis that is consistent with a view that considers water as a mixture of two distinct structures, being one of the most promissing scenarios for clarifying the anomalous properties of water. Based on this concept, several of the so-called two structure equation of state (TSEOS) were proposed in order to investigate the possibility of a LLCP and the thermodynamic anomalies in supercooled water. One of the most recent models is the equation of state proposed by Holten and Anisimov which is able to describe most of the available experimental data for supercooled water. The success of the two structure approach lead us to ask for the statistical mechanical origin of this kind of equation, thus providing a connection between microscopic system details and the macroscopic behavior usually called as anomalous. This kind of question allowed us to contribute to the understanding of macroscopic behavior considered anomalous in the context of liquid water. We went over a redefinition of the coefficient of thermal expansion and a generalization of the concept of density anomaly for physical systems other than water. In this work we propose an analogy between a fluid, through the approach of compressible cell models (CC) and, a ferromagnet based on the two states description of spin-1/2. We directly compare the liquid-liquid phase transition of a fluid with the paramagnetic-ferromagnetic phase transition using the classical Bragg-Williams mean-field approximation. This framework is used to understand the liquid-liquid phase transition and its relation with waterlike density anomalies and, particularly, the density increase with temperature between 0oC and 4oC . Moreover, we also investigate the behavior of thermodynamic response functions, mainly the coefficient of thermal expansion, isothermal compressibility and heat capacity, correlating its behavior to state transitions in the case of non-interacting models and to phase transitions in systems with interaction.Faculdade UnB Planaltina (FUP)Programa de Pós-Graduação em Ciências de MateriaisBarbosa, Marco Aurélio AlvesFarias, Maria Licia de Lima2020-01-09T19:02:19Z2020-01-09T19:02:19Z2020-01-092019-05-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfFARIAS, Maria Licia de Lima. Transições de fase líquido-líquido: modelo de campo médio com duas estruturas. 2019. xi, 70 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências de Materiais)–Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/36101A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-07-01T20:32:04Zoai:repositorio.unb.br:10482/36101Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-07-01T20:32:04Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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