Давление и изотермическая сжимаемость асимметричной комплексной плазмы в приближении Пуассона–Больцмана в корреляционной полости

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

В данной работе рассмотрена двухкомпонентная равновесная асимметричная комплексная плазма макроионов конечных размеров с зарядами Z (Z >> 1) и точечных противоположно заряженных микроионов c единичными зарядами. В рамках приближения Пуассона–Больцмана в корреляционной полости рассчитано давление в системе. Приведенный расчет построен на основе вычисления удельной энергии взаимодействия всех частиц (макроионов и микроионов) друг с другом и удельной свободной энергии Гельмгольца. Показано, что давление системы и изотермическая сжимаемость плазмы являются положительными во всем диапазоне концентраций макроионов.

全文:

受限制的访问

作者简介

И. Мартынова

Объединенный институт высоких температур РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

编辑信件的主要联系方式.
Email: martina1204@yandex.ru
俄罗斯联邦, Москва; Долгопрудный

И. Иосилевский

Объединенный институт высоких температур РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: martina1204@yandex.ru
俄罗斯联邦, Москва; Долгопрудный

参考

  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. Жуховицкий Д.И., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Ионизационное равновесие в сильно неидеальной плазме с конденсированной дисперсной фазой // ТВТ. 1984. T.22. № 5. C.833.
  4. Kenzhebekova A.I., Bastykova N.K., Kodanova S.K., Ramazanov T.S., Maiorov S.A., Moldabekov Z.A. Destruction of a Dust Particle in the White Dwarf Atmosphere // Jpn. J. Appl. Phys. 2020. V. 59. SHHA04.
  5. Клумов Б., Морфилл Г., Попель С. Формирование структур в запыленной ионосфере // ЖЭТФ. 2005. T. 127. № 1. C. 171.
  6. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Физика неидеальной плазмы. Учеб. пособие. М.: Физматлит, 2004. 528 с.
  7. Кузнецов И.А., Захаров А.В.,Зеленый Л.М. и др. Пылевые частицы вкосмосе: возможности экспериментальных исследований // Астроном. журн. 2023. Т. 100. №1. С. 41.
  8. Мартынова И.А., Иосилевский И.Л. Давление и изотермическая сжимаемость асимметричной комплексной плазмы с учетом нелинейного экранирования в модели средней ячейки Вигнера-Зейтца // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 836.
  9. Martynova I., Iosilevskiy I. Features of Phase Transitions in Models of Complex Plasma // Contrib. Plasma Phys. 2016. V. 56. № 5. P. 432.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Hamaguchi S., Farouki R.T., Dubin D. Triple Point of Yukawa Systems // Phys. Rev. E. 1997. V. 56. P. 4671.
  14. 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.
  15. 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.
  16. Bystrenko O., Zagorodny A. Critical Effects in Screening of High-Z Impurities in Plasmas // Phys. Lett. A. 1999. V. 255. P.325.
  17. 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.
  18. 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. Iss. 2-3. P. 203.
  19. Martynova I., Iosilevskiy I., Shagayda A. Macroions Nonlinear Screening in Complex Plasma // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 946. P. 012147.
  20. Zhukhovitskii D.I., Petrov O.F., Hyde T.W., Herdrich G., Laufer R., Dropmann M., Matthews L.S. Electrical Conductivity of the Thermal Dusty Plasma under the Conditions of a Hybrid Plasma Environment Simulation Facility // New J. Phys. 2015. V. 17. 053041.
  21. Грязнов В.К., Иосилевский И.Л. Проблема построения интерполяционного уравнения состояния плазмы // Численные методы в механике сплошной среды. 1973. T. 4. № 5. C. 166.
  22. Иосилевский И.Л. Эффекты неидеальности в низкотемпературной плазме. В кн.: Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т.прилож. III-1 / Под ред. Старостина А.Н., Иосилевского И.Л. (под общ. ред. Фортова В.Е.). М.: Физматлит, 2004. C. 349.
  23. Nordholm S. Simple Analysis of theThermodynamic Properties of the One-component Plasma // Chem. Phys. Lett. 1984. V. 105. № 3. P. 302.
  24. Иосилевский И.Л., Грязнов В.К. Расчет термодинамики многокомпонентной неидеальной плазмы // Теплофизические свойства низкотемпературной плазмы. Сб. /Ред. Иевлев В.М. М.: Наука, 1976. С.25.
  25. Иосилевский И.Л. Об уравнении состояния плазмы // ТВТ. 1980. Т. 18. № 3. С.447.
  26. Грязнов В.К., Иосилевский И.Л., Фортов В.Е. Термодинамика ударно-сжатой плазмы в представлениях химической модели //Ударные волны и экстремальные состояния вещества. Сб. / Ред. Фортов В.Е., Альтшулер Л.В., Трунин Р.Ф., Фунтиков А.И. М.: Наука, 2000. C. 299.
  27. Martynova I.A., IosilevskiyI.L. Interaction Energy in the Poisson-Boltzmann Plus Hole Approximation in Asymmetric Complex Plasmas // Contrib. Plasma Phys. 2024. V.62. №9. e202200110.
  28. Szichman H., Eliezer S., Salzmann D. Calculation of the Moments of the Charge State Distribution in Hot and Dense Plasmas Using the Thomas-Fermi Mo-dels // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1987. V. 38. № 4. P. 281.
  29. Martynova I.A., Iosilevskiy I.L. Macroion Effective Charge in Complex Plasmas with Regard to Microion Correlations // Contrib. Plasma Phys. 2024. V. 61. №2. e202000142.
  30. 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.
  31. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Учеб.пособ. В 10-ти т. Т. V. Статистическая физика. Ч. I. М.: Физматлит, 2002. 616 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Dependence of the specific (per macroion) Coulomb corrections for non-ideality for the interaction energy uex (1) and for the free energy fex (2) on the concentration of macroions in the PB approximation in the correlation cavity and in the average spherical Wigner–Seitz cell (3 – uex, 4 – fex) at Z = 100, kT = 0.1 eV, RZ = 1 μm, χ ≈ 1.44: the dashed line is the concentration of macroions corresponding to the compression of the cell to the size of the macroion.

下载 (123KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Dimensionless pressure in the system p (1,2) and dimensionless Coulomb correction for non-ideality for pressure pex (3,4) depending on the concentration of macroions in the Wigner–Seitz cell (1,3) and in the PB approximation in the correlation cavity (2, 4) at Z = 100, kt = 0.1 eV, RZ = 1 μm, χ ≈1.44: dashed line – concentration of macroions when the cell is compressed to the size of a macroion.

下载 (133KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependence of the system pressure on the concentration of macroions in the PB approximation in the average Wigner–Seitz cell (1) and in the correlation cavity (2) at Z = 100, kT = 0.1 eV, RZ = 1 μm, χ ≈1.44.

下载 (106KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024