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://rjmseer.com/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

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.