1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплофизика высоких температур
  4. T. 61, № 6, 2023

Теплофизика высоких температур, 2023, T. 61, № 6, стр. 836-841

Давление и изотермическая сжимаемость асимметричной комплексной плазмы с учетом нелинейного экранирования в модели средней ячейки Вигнера–Зейтца

И. А. Мартынова 1, 2, *, И. Л. Иосилевский 1, 2

1 Объединенный институт высоких температур РАН
Москва, Россия

2 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Долгопрудный, Россия

* E-mail: martina1204@yandex.ru

Поступила в редакцию 28.08.2023
После доработки 09.10.2023
Принята к публикации 09.10.2023

Аннотация

В данной работе рассмотрена двухкомпонентная электронейтральная равновесная комплексная плазма макроионов конечных размеров с зарядом Z (Z $ \gg $ 1) и точечных противоположно заряженных микроионов c единичным зарядом. С учетом эффекта нелинейного экранирования макроионов микроионами в рамках приближения Пуассона–Больцмана рассчитано давление в модели средней ячейки Вигнера–Зейтца. Один из способов расчета основан на вычислении поправки на неидеальность для свободной энергии Гельмгольца, второй является специфическим для модели средней ячейки Вигнера–Зейтца. Показано, что давление и изотермическая сжимаемость плазмы являются положительными во всем диапазоне концентраций макроионов.

Список литературы

  1. Dijkstra M., van Roij R. Vapour–Liquid Coexistence for Purely Repulsive Point-Yukawa Fluids // J. Phys. Condens. Matter. 1998. V. 10. № 6. P. 1219.

  2. Diehl A., Barbosa M., Levin Y. Charge Renormalization and Phase Separation in Colloidal Suspensions // EPL. 2001. V. 53. № 1. P. 86.

  3. Aleksander S., Chaikin P.M., Grant P., Morales G.J., Pincus P., Hone D. Charge Renormalization, Osmotic Pressure, and Bulk Modulus of Colloidal Crystals: Theory // J. Chem. Phys. 1984. V. 80. P. 5776.

  4. Bystrenko O., Zagorodny A. Critical Effects in Screening of High-Z Impurities in Plasmas // Phys. Lett. A. 1999. V. 255. № 4–6. P. 325.

  5. Martynova I.A., Iosilevskiy I.L., Shagayda A.A. Non-linear screening and phase states of a complex plasma // Contrib. Plasma Phys. 2017. V. 58. № 2–3. P. 203.

  6. Martynova I., Iosilevskiy I., Shagayda A. Macroions Nonlinear Screening in Complex Plasma // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 946. P. 012147.

  7. D’yachkov L.G. Screening of Macroions in Colloidal Plasmas: Accurate Analytical Solution of the Poisson–Boltzmann Equation // Phys. Lett. A. 2005. V. 340. P. 440.

  8. Жуховицкий Д.И., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Ионизационное равновесие в сильно неидеальной плазме с конденсированной дисперсной фазой // ТВТ. 1984. Т. 22. № 5. С. 833.

  9. Khrapak S., Khrapak A., Ivlev A., Morfill G. Simple Estimation of Thermodynamic Properties of Yukawa Systems // Phys. Rev. E. 2014. V. 89. № 2. P. 023102.

  10. Farouki R.T., Hamaguchi S. Thermodynamics of Strongly-coupled Yukawa Systems Near the One-component-Plasma Limit. II. Molecular Dynamics Simulations // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. № 11. P. 9885.

  11. Hamaguchi S., Farouki R.T., Dubin D. Triple Point of Yukawa Systems // Phys. Rev. E. 1997. V. 56. P. 4671.

  12. Martynova I., Iosilevskiy I. Features of Phase Transitions in Models of Complex Plasma // Contrib. Plasma Phys. 2016. V. 56. № 5. P. 432.

  13. Мартынова И.А., Иосилевский И.Л. О сдвиге границ термодинамической неустойчивости асимметричной комплексной плазмы с учетом эффекта нелинейного экранирования // ТВТ. 2021. Т. 59. № 6. С. 817.

  14. Martynova I., Iosilevskiy I., Shagayda A. Non-linear Charge Screening and Interaction Energy of Macroions in Complex Plasma // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1094. P. 012032.

  15. Martynova I.A., Iosilevskiy I.L. Effect of the Non-linear Screening on a Modification of the Debye–Hückel Plus Hole Approximation in Complex Plasma // Contributions to Plasma Physics. 2019. V. 59. № 4–5. e201800154.

  16. Martynova I.A., Iosilevskiy I.L. Interaction Energy in the Poisson–Boltzmann Plus Hole Approximation in Asymmetric Complex Plasmas // Contrib. Plasma Phys. 2022. V. 62. № 9. e202200110.

  17. Мартынова И.А., Иосилевский И.Л. Энергия взаимодействия в приближении Пуассона–Больцмана в корреляционной полости в асимметричной комплексной плазме // ТВТ. 2023. Т. 61. № 2. С. 163.

  18. Martynova I., Iosilevskiy I. Self-similarity of Nonlinear Screening in Asymmetric Complex Plasmas // Contrib. Plasma Phys. 2021. V. 61. № 10. e202100007.

  19. Martynova I., Iosilevskiy I. The Macroion Effective Charge in Asymmetric Complex Plasmas // Contrib. Plasma Phys. 2022. V. 62. № 3. e 202100151.

  20. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Учеб. пособие. В 10 т. Т. V. Статистическая физика. Ч. I. М.: Физматлит, 2002. 616 с.

  21. Иосилевский И.Л. Эффекты неидеальности в низкотемпературной плазме. В кн.: Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. приложений III-1 / Под ред. Старостина А.Н., Иосилевского И.Л. М.: Физматлит, 2004. С. 349.

  22. Szichman H., Eliezer S., Salzmann D. Calculation of the Moments of the Charge State Distribution in Hot and Dense Plasmas Using the Thomas–Fermi Models // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1987. V. 38. № 4. P. 281.

  23. Филиппов А.В., Решетняк В.В., Старостин А.Н., Ткаченко И.М., Фортов В.Е. Исследование пылевой плазмы на основе интегрального уравнения Орнштейна–Цернике для многокомпонентной жидкости // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 110. Вып. 10. С. 658.

  24. Киржниц Д.А., Лозовик Ю.Е., Шпатаковская Г.В. Статистическая модель вещества // УФН. 1975. Т. 117. № 1. С. 3.

  25. Калиткин Н.Н., Кузьмина Л.В., Шпатаковская Г.В. Квазиклассическая модель атома // ТВТ. 1977. Т. 15. № 1. С. 186.

  26. Калиткин Н.Н. Модели вещества в экстремальном состоянии. Cб. Математическое моделирование / Под ред. Самарского А.А., Калиткина Н.Н. М.: Наука, 1989. С. 114.

  27. Копышев В.П. О термодинамике ядер одноатомного вещества. Препринт № 59. М.: ИПМ АН СССР, 1978.

  28. Никифоров А.Ф., Новиков В.Г., Уваров В.Б. Квантово-статистические модели низкотемпературной плазмы. М.: Физматлит, 2000. 400 с.

  29. Никифоров А.Ф., Новиков В.Г., Уваров В.Б. Использование квазиклассического приближения в модифицированной модели Хартри–Фока–Слэттера // ТВТ. 1987. Т. 25. № 1. С. 12.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплофизика высоких температур

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал