【摘要】 表面张力是涂料、粘合剂和表面活性剂等应用中的关键流体特性。它在润湿现象、疏水效应以及探测固体和流体之间的相互作用方面也具有非常重要的应用。

表面张力是涂料、粘合剂和表面活性剂等应用中的关键流体特性。它在润湿现象、疏水效应以及探测固体和流体之间的相互作用方面也具有非常重要的应用。通常,科研工作者使用统计力学方法,可以从液-气界面的分子间势和径向分布函数(RDF)获得表面张力和表面能。但目前主要的困难出现在这些函数的计算中,普遍的计算方法是运用Lennard-Jones (LJ)流体的液相RDF来解决问题。

特别的是,Fowler提出了一种从液相到气相逐步转变的没有界面厚度的计算表面张力时最简单的近似值。Fowler近似计算方法已被多位学者使用,其中一些理论计算显示与实验数据有一定程度的一致性,但他们都没有考虑该近似中的量子效应或多体效应。

Lekner和Henderson二人从纯理论的角度(即没有与计算机模拟或实验结果直接比较)彻底审查了表面张力的统计力学计算。他们还表明,有必要考虑蒸汽密度的影响,以改进通过Fowler近似获得的结果。Sinha等人研究了简单液体表面张力对温度依赖性的量子效应。Frish和Nielaba等人使用标度粒子理论计算了氖表面张力的量子校正。他们发现量子效应降低了表面张力,与实验值更加吻合。

对于Ne和Ar,Mohsen分别用Lennard-Jones(LJ)势和二体Hartree-Fock色散(HFD)势计算了约化表面张力和表面能的Fowler表达式。用Feynman-Hibbs(FH)和Wigner-Kirkwood(WK)方法研究了霓虹灯系统的量子修正。结果表明,量子效应和三体效应改进了Fowler公式对液态Ne和Ar表面张力的预测。

 

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