Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem

Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem

We propose a new type of effective densities via the potential distribution theorem. These densities are for the sake of enabling the mapping of the free energy of a uniform fluid onto that of a nonuniform fluid. The potential distribution theorem gives the work required to insert a test particle in...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Condensed Matter Physics
Date:2011
Main Authors: Lee, L.L., Pellicane, G.
Format: Article
Language:English
Published: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2011
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120008
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem / L.L. Lee, G. Pellicane // Condensed Matter Physics. — 2011. — Т. 14, № 3. — С. 33601: 1-15. — Бібліогр.: 31 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-120008
record_format dspace
spelling Lee, L.L.
Pellicane, G.
2017-06-10T17:35:07Z
2017-06-10T17:35:07Z
2011
Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem / L.L. Lee, G. Pellicane // Condensed Matter Physics. — 2011. — Т. 14, № 3. — С. 33601: 1-15. — Бібліогр.: 31 назв. — англ.
1607-324X
PACS: 68.43.De
DOI:10.5488/CMP.14.33601
arXiv:1202.4276
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120008
We propose a new type of effective densities via the potential distribution theorem. These densities are for the sake of enabling the mapping of the free energy of a uniform fluid onto that of a nonuniform fluid. The potential distribution theorem gives the work required to insert a test particle into the bath molecules under the action of the external (wall) potential. This insertion work Wins can be obtained from Monte Carlo (MC) simulation (e.g. from Widom's test particle technique) or from an analytical theory. The pseudo-densities are constructed thusly so that when their values are substituted into a uniform-fluid equation of state (e.g. the Carnahan-Starling equation for the hard-sphere chemical potentials), the MC nonuniform insertion work is reproduced. We characterize the pseudo-density behavior for the hard spheres/hard wall system at moderate to high densities (from ρ*= 0.5745 to 0.9135). We adopt the MC data of Groot et al. for this purpose. The pseudo-densities show oscillatory behavior out of phase (opposite) to that of the singlet densities. We also construct a new closure-based density functional theory (the star-function based density functional theory) that can give accurate description of the MC density profiles and insertion works. A viable theory is established for several cases in hard sphere adsorption.
Ми пропонуємо новий тип ефективних густин, отриманих з теореми розподiлу потенцiалу. Цi густини необхiднi для вiдображення вiльної енергiї однорiдної рiдини у вiльну енергiю неоднорiдної рiдини. Теорема розподiлу потенцiалу дає роботу, необхiдну для устромляння пробної частинки у систему молекул, на яку дiє зовнiшнiй потенцiал. Ця робота Wins може бути отримана з симуляцiї Монте-Карло (MК) (наприклад, пiдходом тестової частинки Вiдома) або з аналiтичної теорiї. Псевдогустини є побудованi так, що коли їх значення пiдставляються в рiвняння стану однорiдної рiдини (наприклад, рiвняння для хiмiчних потенцiалiв Карнагана-Старлiнгa системи твердих сфер), то вiдтворюється робота устромляння частинки в неоднорiдну рiдину, отримана з симуляцiї МК. Ми дослiджуємо поведiнку псевдогустини для системи “твердi сфери”-“тверда стiнка” при середнiх та високих густинах (вiд ρ∗ = 0.5745 до 0.9135). Для цього використовуються результати Монте-Карло Гроота та спiвавторiв. Псевдогустини демонструють осцилюючу поведiнку з протилежною фазою до одночастинкових густин. Ми також пропонуємо нову теорiю функцiоналу густини на основi за-микання (теорiю функцiоналу густини зiркової функцiї), що може точно описувати профiлi густини i роботу устромляння. Точнiсть теорiї перевiряється для декiлькох випадкiв адсорбцiї твердих сфер.
G.P. acknowledges the Competitive Grant support by the University of Kwazulu-Natal. L.L.L. had stimulating discussions with Walter Chapman and Ken Cox during my sabbatical leave at Rice University in 2011. He also had useful discussions with Zhengzheng Feng on the White-Bear calculations of the FMT theory. L.L.L. thanks them for their hospitality.
en
Інститут фізики конденсованих систем НАН України
Condensed Matter Physics
Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
Адсорбцiя твердих сфер: структура та ефективна густина вiдповiдно до теореми розподiлу потенцiалу
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
spellingShingle Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
Lee, L.L.
Pellicane, G.
title_short Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
title_full Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
title_fullStr Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
title_full_unstemmed Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
title_sort adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem
author Lee, L.L.
Pellicane, G.
author_facet Lee, L.L.
Pellicane, G.
publishDate 2011
language English
container_title Condensed Matter Physics
publisher Інститут фізики конденсованих систем НАН України
format Article
title_alt Адсорбцiя твердих сфер: структура та ефективна густина вiдповiдно до теореми розподiлу потенцiалу
description We propose a new type of effective densities via the potential distribution theorem. These densities are for the sake of enabling the mapping of the free energy of a uniform fluid onto that of a nonuniform fluid. The potential distribution theorem gives the work required to insert a test particle into the bath molecules under the action of the external (wall) potential. This insertion work Wins can be obtained from Monte Carlo (MC) simulation (e.g. from Widom's test particle technique) or from an analytical theory. The pseudo-densities are constructed thusly so that when their values are substituted into a uniform-fluid equation of state (e.g. the Carnahan-Starling equation for the hard-sphere chemical potentials), the MC nonuniform insertion work is reproduced. We characterize the pseudo-density behavior for the hard spheres/hard wall system at moderate to high densities (from ρ*= 0.5745 to 0.9135). We adopt the MC data of Groot et al. for this purpose. The pseudo-densities show oscillatory behavior out of phase (opposite) to that of the singlet densities. We also construct a new closure-based density functional theory (the star-function based density functional theory) that can give accurate description of the MC density profiles and insertion works. A viable theory is established for several cases in hard sphere adsorption. Ми пропонуємо новий тип ефективних густин, отриманих з теореми розподiлу потенцiалу. Цi густини необхiднi для вiдображення вiльної енергiї однорiдної рiдини у вiльну енергiю неоднорiдної рiдини. Теорема розподiлу потенцiалу дає роботу, необхiдну для устромляння пробної частинки у систему молекул, на яку дiє зовнiшнiй потенцiал. Ця робота Wins може бути отримана з симуляцiї Монте-Карло (MК) (наприклад, пiдходом тестової частинки Вiдома) або з аналiтичної теорiї. Псевдогустини є побудованi так, що коли їх значення пiдставляються в рiвняння стану однорiдної рiдини (наприклад, рiвняння для хiмiчних потенцiалiв Карнагана-Старлiнгa системи твердих сфер), то вiдтворюється робота устромляння частинки в неоднорiдну рiдину, отримана з симуляцiї МК. Ми дослiджуємо поведiнку псевдогустини для системи “твердi сфери”-“тверда стiнка” при середнiх та високих густинах (вiд ρ∗ = 0.5745 до 0.9135). Для цього використовуються результати Монте-Карло Гроота та спiвавторiв. Псевдогустини демонструють осцилюючу поведiнку з протилежною фазою до одночастинкових густин. Ми також пропонуємо нову теорiю функцiоналу густини на основi за-микання (теорiю функцiоналу густини зiркової функцiї), що може точно описувати профiлi густини i роботу устромляння. Точнiсть теорiї перевiряється для декiлькох випадкiв адсорбцiї твердих сфер.
issn 1607-324X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120008
citation_txt Adsorption of hard spheres: structure and effective density according to the potential distribution theorem / L.L. Lee, G. Pellicane // Condensed Matter Physics. — 2011. — Т. 14, № 3. — С. 33601: 1-15. — Бібліогр.: 31 назв. — англ.
work_keys_str_mv AT leell adsorptionofhardspheresstructureandeffectivedensityaccordingtothepotentialdistributiontheorem
AT pellicaneg adsorptionofhardspheresstructureandeffectivedensityaccordingtothepotentialdistributiontheorem
AT leell adsorbciâtverdihsferstrukturataefektivnagustinavidpovidnodoteoremirozpodilupotencialu
AT pellicaneg adsorbciâtverdihsferstrukturataefektivnagustinavidpovidnodoteoremirozpodilupotencialu
first_indexed 2025-12-07T20:03:50Z
last_indexed 2025-12-07T20:03:50Z
_version_ 1850881165986103296

Similar Items