Relationship between Diffusion Coefficients in Nonideal Binary Lennard-Jones Mixtures and Entropy

I. P. Anashkin; Анашкин И. П.; S. G. Dyakonov; Дьяконов С. Г.; A. V. Klinov; Клинов А. В.

doi:10.31857/S0040357123020045

Связь коэффициентов диффузии в неидеальных бинарных леннард-джонсовских смесях с энтропией

Авторы: Анашкин И.П.¹, Дьяконов С.Г.¹, Клинов А.В.¹
Учреждения:
1. ФГБОУ ВПО “Казанский национальный исследовательский технологический университет”
Выпуск: Том 57, № 2 (2023)
Страницы: 202-208
Раздел: Статьи
Статья опубликована: 01.03.2023
URL: https://cardiosomatics.ru/0040-3571/article/view/652899
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123020045
EDN: https://elibrary.ru/EIVFWO
ID: 652899

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Методом молекулярной динамики проведено моделирование неидеальных леннард-джонсовских смесей. Определены значения давления, внутренней энергии, химического потенциала и коэффициентов диффузии в зависимости от состава и плотности. Неидеальное поведение смесей задавалось параметрами в правилах смешения для потенциала межмолекулярного взаимодействия. Рассмотрено четыре варианта значений таких параметров. Термодинамическая согласованность рассчитанных термодинамических свойств была проверена с использованием выражения Гиббса–Дюгема. Вычислена величина избыточной энтропии, и показана ее связь с эйнштейновскими коэффициентами диффузии. Определен параметр в уравнении регрессии, которое связывает избыточную энтропию с эйнштейновскими коэффициентами диффузии. Его значение получилось 0.8, что близким к значениям в аналогичных выражениях для других веществ.

Ключевые слова

энтропия, коэффициент диффузии, потенциал Леннард–Джонса

Список литературы

Taylor R., Krishna R. Multicomponent mass transfer. New York: Wiley, 1993. 579 p.
The Stokes-Einstein law for diffusion in solution // Proc. R. Soc. Lond. Ser. Contain. Pap. Math. Phys. Character. 1924. V. 106. № 740. P. 724–749.
Shabarova L.V. et al. Modeling Thermal Gas Dynamic Processes of the Production of Silicon from Its Halides // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. № 4. P. 631–640.
Rosenfeld Y. Relation between the transport coefficients and the internal entropy of simple systems // Phys. Rev. A. 1977. V. 15. № 6. P. 2545–2549.
Dyre J.C. Perspective: Excess-entropy scaling // J. Chem. Phys. 2018. V. 149. № 21. P. 210901.
Dehlouz A. et al. Entropy Scaling-Based Correlation for Estimating the Self-Diffusion Coefficients of Pure Fluids // Ind. Eng. Chem. Res. 2022. V. 61. № 37. P. 14033–14050.
Novak L. Self-Diffusion Coefficient and Viscosity in Fluids // Int. J. Chem. React. Eng. 2011. V. 9. № 1.
Novak L.T. Fluid Viscosity-Residual Entropy Correlation // Int. J. Chem. React. Eng. 2011. V. 9. № 1.
Bell I.H. Entropy Scaling of Viscosity– I: A Case Study of Propane // J. Chem. Eng. Data. 2020. V. 65. № 6. P. 3203–3215.
Bell I.H. Entropy Scaling of Viscosity– II: Predictive Scheme for Normal Alkanes // J. Chem. Eng. Data. 2020. V. 65. № 11. P. 5606–5616.
Nikitiuk B.I. et al. Pair entropy and universal viscosity scaling for molecular systems via molecular dynamics simulations // J. Mol. Liq. 2022. V. 368. P. 120714.
Yang X. et al. Entropy Scaling of Viscosity– III: Application to Refrigerants and Their Mixtures // J. Chem. Eng. Data. 2021. V. 66. № 3. P. 1385–1398.
Bell I.H. et al. Modified Entropy Scaling of the Transport Properties of the Lennard–Jones Fluid // J. Phys. Chem. B. 2019. V. 123. № 29. P. 6345–6363.
Bell I.H. et al. Modified Entropy Scaling of the Transport Properties of the Lennard–Jones Fluid // J. Phys. Chem. B. 2019. V. 123. № 29. P. 6345–6363.
Viet T.Q.Q. et al. Mass effect on viscosity of mixtures in entropy scaling framework: Application to Lennard–Jones mixtures // Fluid Phase Equilibria. 2022. V. 558. P. 113459.
Yokoyama I. A relationship between excess entropy and diffusion coefficient for liquid metals near the melting point // Phys. B Condens. Matter. 1998. V. 254. № 3–4. P. 172–177.
Anashkin I., Dyakonov S., Dyakonov G. Relationship between the Transport Coefficients of Polar Substances and Entropy // Entropy. 2019. V. 22. № 1. P. 13.
Bell I.H., Dyre J.C., Ingebrigtsen T.S. Excess-entropy scaling in supercooled binary mixtures // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 4300.
Abraham M.J. et al. GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers // SoftwareX. 2015. V. 1–2. P. 19–25.
Van Der Spoel D. et al. GROMACS: Fast, flexible, and free // J. Comput. Chem. 2005. V. 26. № 16. P. 1701–1718.
Pronk S. et al. GROMACS 4.5: a high-throughput and highly parallel open source molecular simulation toolkit // Bioinformatics. 2013. V. 29. № 7. P. 845–854.
McQuarrie D.A. Statistical mechanics. Sausalito, Calif: University Science Books, 2000. 641 p.
Widom B. Some Topics in the Theory of Fluids // J. Chem. Phys. 1963. V. 39. № 11. P. 2808–2812.
articles [Online]. URL: https://github.com/KSTU/articles/tree/master/entropy-diffusion-mixture.
Johnson J.K., Zollweg J.A., Gubbins K.E. The Lennard-Jones equation of state revisited // Mol. Phys. 1993. V. 78. № 3. P. 591–618.
Demirel Y. Calculation of Excess Entropy for Binary Liquid Mixtures by the NRTL and UNIQUAC Models // Ind. Eng. Chem. Res. 1994. V. 33. № 11. P. 2875–2878.