Orientador: Maurice de Koning

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: Neste trabalho, apresentamos um estudo a respeito do modelo de Uhlenbeck-Ford como um sistema de referencia para calculos de energia livre de sistemas na fase fluida, utilizando metodos de simulacao molecular. Este sistema artificial, que e caracterizado por um potencial puramente repulsivo...

Resumo: Neste trabalho, apresentamos um estudo a respeito do modelo de Uhlenbeck-Ford como um sistema de referencia para calculos de energia livre de sistemas na fase fluida, utilizando metodos de simulacao molecular. Este sistema artificial, que e caracterizado por um potencial puramente repulsivo e que diverge rapidamente, foi originalmente proposto como um modelo para o estudo teorico de gases imperfeitos. Este modelo foi motivado pelo fato de que todas as integrais de muitos corpos, envolvidas no calculo dos coeficientes viriais, podem ser facilmente calculadas analiticamente. Entretanto apenas oito coeficientes eram conhecidos. Dois novos coeficientes (..10 e ..11) foram determinados para o modelo neste trabalho, alem de uma expressao essencialmente exata para a equacao de estado e energia livre de Helmholtz em funcao de um parametro adimensional. Este nos permitira reunir todas as informacoes a respeito da energia livre do sistema em uma unica expressao, independentemente da escolha de parametros do potencial. Por fim, exploraremos a aplicabilidade deste modelo como um sistema de referencia para calculos de energia livre de sistemas na fase fluida, usando tecnicas de simulacao molecular a partir de processos fora de equilibrio. Nossos resultados para o fluido de Lennard-Jones e para o silicio liquido, descrito pelo potencial de Stillinger-Weber, demonstraram que o modelo de Uhlenbeck-Ford servira como um sistema de referencia para o calculo de energia livre de sistemas na fase fluida

Abstract: In this work, we present a study of the Uhlenbeck-Ford model as a reference system for freeenergy calculations of fluid-phase systems by molecular simulation methods. This artificial system, which is characterized by a rapidly-decaying purely repulsive potential, was originally proposed as...

Abstract: In this work, we present a study of the Uhlenbeck-Ford model as a reference system for freeenergy calculations of fluid-phase systems by molecular simulation methods. This artificial system, which is characterized by a rapidly-decaying purely repulsive potential, was originally proposed as a model for the theoretical study of imperfect gases, enabled by the fact that all the many-center integrals involved in the virial coefficients can be easily computed analytically. Although only eight coefficients were known. Two new coefficients (..10 e ..11) were determined for the model in this work, in addition to an essentially accurate expression to the equation of state and Helmholtz free-energy as a function of a dimensionless parameter. This will allow us to gather all information regarding the system of free-energy in a single expression, regardless of the choice of potential parameters. In the end, we explore the applicability of this model as a reference system for free-energy calculations of fluid-phase systems, using non equilibrium process with molecular simulation techniques. Our results for thevLennard-Jones fluid and liquid silicon, described by Stillinger-Weber potential, demonstrate that the Uhlenbeck-Ford model can be used as a reference system for free-energy calculations of fluid-phase systems