Anomalias termodinâmicas, dinâmicas e estruturais em modelos contínuos de duas escalas para a água

• Autor(a) principal: Oliveira, Alan Barros de
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/12466
• topic: Termodinâmica; Água; Transformações de fase

Neste trabalho estudamos dois modelos diferentes quanto a presença de anomalias típicas da água. As anomalias em questão são três: anomalia na densidade, que é a expansão do sistema sob resfriamento; anomalia na difusão, quando as partículas do sistema ganham mobilidade sob compressão; e anomalia estrutural, que é a diminuição da organização (estrutura) do líquido quando submetido a compressões ou, equivalentemente, a aumentos de densidade. Os modelos estudados foram o Modelo I, que refere-se a um sistema de partículas idênticas e esféricas, interagindo através de um potencial isotrópico contínuo que possui um ombro repulsivo, e o Modelo II. Os modelos Modelo I e Modelo II diferem apenas quanto ao potencial interpartícula, onde o potencial de interação no Modelo II, além do ombro repulsivo contínuo, possui também uma parte atrativa no potencial. Encontramos várias semelhanças entre os resultados obtidos para a água - tanto em experimentos quanto em simulações - e os resultados obtidos para os modelos estudados nesta tese. No caso do modelo de ombro contínuo sem atração entre as partículas - o Modelo I - foram encontradas as anomalias na densidade, na difusão e estrutural. A hierarquia das anomalias, que é a disposição das regiões onde surgem as anomalias no diagrama de fases do sistema, do Modelo I é idêntica aos resultados obtidos com modelos de simulação para a água, como o SPC/E e o TIP5P, e concordam com os dados experimentais. Para o sistema com potencial de ombro contínuo repulsivo e parte atrativa - Modelo II - as mesmas anomalias presentes no Modelo I foram encontradas aqui. Ainda, a hierarquia das anomalias mostrou-se ser a mesma encontrada para a água. Com a inclusão de atração entre partículas obtivemos uma transição líquido-gás e uma transição líquido-líquido para o Modelo II, o que não acontece no Modelo L O Modelo II foi estudado sob a luz da entro pia de excesso, através de uma teoria desenvolvida recentemente, onde se busca conectar a termodinâmica do sistema, por meio da entropia de excesso, com a sua estrutura, por meio da função distribuição radial. Por fim, um estudo detalhado do comportamento da função distribuição radial - ou de pares - é feito e, por meio da entropia de excesso, propomos uma teoria que permite prever a existência ou não da presença de anomalias em um sistema isotrópico, mesmo analisando regiões onde este se comporta de maneira não-anômala.