Итерационная процедура решения системы двух интегральных уравнений для малой подсистемы молекул в поле остальных молекул среды с учетом неоднородностей в их распределении по объемам микроячеек

Abstract

Для описания структуры и термодинамических свойств макроскопической системы используется ранее предложенная единая статистическая модель кристалла, жидкости и газа. Молекулярная система с парным взаимодействием молекул описывается с помощью межмолекулярного потенциала Леннард-Джонса. В рамках двухуровневого молекулярно-статистического подхода разработана методика учета взаимодействия выделенной молекулы со своим окружением внутри макроскопической системы. Она учитывает взаимодействие молекулы с ближайшими соседями в первой и второй координационных сферах с помощью потенциалов средних сил модифицированного метода условных распределений, а взаимодействие с молекулами на достаточно больших расстояниях, соответствующих третьей и четвертой сферам, описывается с помощью средних потенциалов, которые рассчитываются аналитически. Система молекул, распределенных в четырех первых координационных сферах гранецентрированной решетки, образует малую подсистему по отношению к остальным молекулам всей системы. Влияние молекул окружающей однородной среды на распределение молекул в малой подсистеме учитывается в приближении среднего поля. В результате составлена полная система интегральных и алгебраических уравнений, решение которой позволяет рассчитать унарную и бинарную функции распределения, а также свободную энергию молекулярной системы. Исследована сходимость итерационной процедуры численного решения системы двух интегральных уравнений для потенциалов средних сил первых и вторых соседей. Построена изотерма свободной энергии системы в области существования кристалла и жидкости при температуре, которая меньше температуры критической точки, но больше температуры тройной точки.