Уравнение гиперсетевой цепи

Замыкающее соотношение для решения уравнения Орнштейна-Цернике

В статистической механике уравнение гиперсетчатой ​​цепи является замыкающим соотношением для решения уравнения Орнштейна–Цернике , которое связывает прямую корреляционную функцию с полной корреляционной функцией. Оно обычно используется в теории жидкости для получения, например, выражений для радиальной функции распределения . Оно задается как:

вн у ( г 12 ) = вн г ( г 12 ) + β ты ( г 12 ) = ρ [ час ( г 13 ) вн г ( г 13 ) β ты ( г 13 ) ] час ( г 23 ) г г 3 , {\displaystyle \ln y(r_{12})=\ln g(r_{12})+\beta u(r_{12})=\rho \int \left[h(r_{13})-\ln g(r_{13})-\beta u(r_{13})\right]h(r_{23})\,d\mathbf {r_{3}} ,\,}

где — плотность числа молекул, , — радиальная функция распределения , — прямое взаимодействие между парами. причем — термодинамическая температура и постоянная Больцмана . ρ = Н В {\displaystyle \rho ={\frac {N}{V}}} час ( г ) = г ( г ) 1 {\displaystyle h(r)=g(r)-1} г ( г ) {\displaystyle г(г)} ты ( г ) {\displaystyle u(r)} β = 1 к Б Т {\displaystyle \beta ={\frac {1}{k_{\rm {B}}T}}} Т {\displaystyle Т} к Б {\displaystyle k_{\rm {B}}}

Вывод

Прямая корреляционная функция представляет собой прямую корреляцию между двумя частицами в системе, содержащей N  − 2 других частиц. Она может быть представлена ​​как

с ( г ) = г т о т а л ( г ) г я н г я г е с т ( г ) {\displaystyle c(r)=g_{\rm {общий}}(r)-g_{\rm {косвенный}}(r)\,}

где (с потенциалом средней силы ) и - радиальная функция распределения без учета прямого взаимодействия между парами; т.е. мы записываем . Таким образом, мы аппроксимируем по г т о т а л ( г ) = г ( г ) = эксп [ β ж ( г ) ] {\displaystyle g_{\rm {total}}(r)=g(r)=\exp[-\beta w(r)]} ж ( г ) {\displaystyle w(r)} г я н г я г е с т ( г ) {\displaystyle g_{\rm {косвенный}}(r)} ты ( г ) {\displaystyle u(r)} г я н г я г е с т ( г ) = эксп { β [ ж ( г ) ты ( г ) ] } {\displaystyle g_{\rm {косвенный}}(r)=\exp\{-\beta [w(r)-u(r)]\}} с ( г ) {\displaystyle c(r)}

с ( г ) = е β ж ( г ) е β [ ж ( г ) ты ( г ) ] . {\displaystyle c(r)=e^{-\beta w(r)}-e^{-\beta [w(r)-u(r)]}.\,}

Раскрывая косвенную часть в приведенном выше уравнении и вводя функцию, мы можем аппроксимировать ее следующим образом: г ( г ) {\displaystyle г(г)} у ( г ) = е β ты ( г ) г ( г ) ( = г я н г я г е с т ( г ) ) {\displaystyle y(r)=e^{\beta u(r)}g(r)(=g_{\rm {косвенный}}(r))} с ( г ) {\displaystyle c(r)}

с ( г ) = е β ж ( г ) 1 + β [ ж ( г ) ты ( г ) ] = г ( г ) 1 вн у ( г ) = ф ( г ) у ( г ) + [ у ( г ) 1 вн у ( г ) ] ( HNC ) , {\displaystyle c(r)=e^{-\beta w(r)}-1+\beta [w(r)-u(r)]\,=g(r)-1-\ln y(r)\,=f(r)y(r)+[y(r)-1-\ln y(r)]\,\,({\text{HNC}}),}

с . ф ( г ) = е β ты ( г ) 1 {\displaystyle f(r)=e^{-\beta u(r)}-1}

Это уравнение является сутью уравнения гиперсетевой цепи. Мы можем эквивалентно записать

час ( г ) с ( г ) = г ( г ) 1 с ( г ) = вн у ( г ) . {\displaystyle h(r)-c(r)=g(r)-1-c(r)=\ln y(r).}

Если подставить этот результат в уравнение Орнштейна–Цернике

час ( г 12 ) с ( г 12 ) = ρ с ( г 13 ) час ( г 23 ) г г 3 , {\displaystyle h(r_{12})-c(r_{12})=\rho \int c(r_{13})h(r_{23})d\mathbf {r} _{3},}

получается уравнение гиперсетевой цепи :

вн у ( г 12 ) = вн г ( г 12 ) + β ты ( г 12 ) = ρ [ час ( г 13 ) вн г ( г 13 ) β ты ( г 13 ) ] час ( г 23 ) г г 3 . {\displaystyle \ln y(r_{12})=\ln g(r_{12})+\beta u(r_{12})=\rho \int \left[h(r_{13})-\ln g(r_{13})-\beta u(r_{13})\right]h(r_{23})\,d\mathbf {r_{3}} .\,}

Смотрите также


Получено с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Уравнение_гиперсетевой_цепи&oldid=1213449326"