Атомистическое моделирование сосуществования фазовых состояний жидкость-пар для золота и определение критических параметров

Abstract

Работа посвящена исследованию (на примере золота) свойств металлов в окрестности критической точки. Многолетние исследования свидетельствуют о сложности проблемы и еe важности как для построения теоретических представлений о поведении метастабильных состояний сильно перегретой жидкой фазы металлов, так и для разработки ряда технологических приложений в области материаловедения, воздействия концентрированных потоков энергии на вещество и др. Метастабильные состояния перегретой жидкости и насыщенного пара в окрестности критической точки изучены недостаточно полно. При приближении к критической точке свойства веществ резко изменяются из-за сильной стохастической флуктуации параметров (в первую очередь плотности). Актуальным инструментом определения критических параметров являются методы молекулярной динамики. Для золота с их помощью была получена кривая сосуществования жидкость--пар, которая затем использовалась для определения критических параметров: температуры, плотности и давления. В расчeтах в качестве потенциала взаимодействия частиц использовался потенциал семейства “погруженного атома” (EAM). Значение критической температуры $T_{cr}$ определялось по результатам МД моделирования с использованием метода максимального размера усреднeнного кластера на температурной кривой, проходящей через критическую область. Значение критического давления $P_{cr}$ получено по результатам МД моделирования из температурной зависимости давления насыщенного пара $P_{sat}(T)$. Значение критической плотности $\rho_{cr}$ получено по результатам МД моделирования кривой сосуществования жидкость-пар с использованием эмпирического правила прямолинейного диаметра. Проведено сравнение результатов моделирования данной работы с результатами оценки критических параметров золота другими авторами, использующими различные подходы.