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Título: Estudo das anomalias da água utilizando dois modelos em rede unidimensional
Autor(es): Silva, Fernando Barbosa Vito da
Orientador(es): Oliveira, Fernando Albuquerque de
Assunto: Água
Termodinâmica
Data de publicação: 17-Abr-2017
Data de defesa: 21-Dez-2016
Referência: SILVA, Fernando Barbosa Vito da. Estudo das anomalias da água utilizando dois modelos em rede unidimensional. 2016. ix, 68 f., il. Tese (Doutorado em Física)—Universidade de Brasília, Brasília, 2016.
Resumo: Desenvolvemos nesta tese dois modelos de fluido em rede com intuito de estudar as anomalias termodinâmicas e dinâmicas da água. Os modelos foram propostos com vista à simplificação de modelos já existentes, portanto, nosso trabalho principal foi demonstrar que um modelo com potencial que apresenta somente uma interação repulsiva entre primeiros vizinhos pode reproduzir as anomalias conhecidas da água. Realizamos simulações computacionais, utilizando o Método de Monte Carlo, com código do programa escrito em linguagem C, para estudarmos a dinâmica do modelo. Com isso fomos capazes de ver o comportamento anômalo na difusão, onde temos um aumento da difusão quando aumentamos a densidade do sistema. Esse tipo de comportamento é semelhante ao encontrado em outros modelos com outras formas de interação mais complexas. A termodinâmica foi estudada através de cálculos analíticos e, para tal, fizemos uso da técnica da matriz de transferência, que nos possibilitou encontrarmos as soluções exatas das funções de resposta, da densidade e da entropia do sistema. As funções respostas estudadas foram: a compressibilidade isotérmica e o coeficiente de expansão térmica, pois elas são as de maior interesse no estudo de fluidos. Todas as propriedades termodinâmicas apresentaram comportamento típico de água, tal comportamento é considerado anômalo quando comparado à de outros fluidos considerados normais.
Abstract: We developed this thesis two models of fluid network aiming to study the thermodynamic and dynamic anomalies of water. The models have been proposed to simplify the existing models, therefore our main work was to demonstrate that with a potential model that only has a repulsive interaction between first neighbors can reproduce the known anomalies of water. We performed computer simulations using the Monte Carlo method, with program code written in C language, to study the dynamics of the model. Thus we were able to see the anomalous behavior in broadcasting, where we have increased the spread when we increase system density. This type of behavior is similar to that found in other models of other more complex forms of interaction. Thermodynamics was studied by analytical calculations and for that, we use the technique of the transfer matrix, which enabled us to find the exact solutions of the response functions, density and system entropy. The functions responses were: the isothermal compressibility and the thermal expansion coefficient, as they are the most interested in the fluid study. All thermodynamic properties exhibited behavior typical of water, such behavior is considered anomalous when compared to other fluids considered normal.
Informações adicionais: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2016.
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Coorientador(es): Barbosa, Marco Aurélio Alves
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