Durch Molekulardynamische Simulationen ist es möglich, durch Beobachtung der mikroskopischen Eigenschaften der einzelnen Moleküle, die Eigenschaften eines Stoffes im Hinblick auf seine makroskopische Anwendung zu berechnen. Bei diesem Versuch werden die Eigenschaften von Flüssig/Gas Grenzflächen berechnet. Hierzu wird das Verhalten von Methan-Molekülen beobachtet. Ziel des Versuches ist es, die Oberflächenspannung gegen verschiedene Temperaturen aufzutragen und ein Phasendiagramm zu erstellen.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Durchführung
- Auswertung
- Algorithmus für periodische Randbedingungen
- Autokorrelationsfunktionen
- Erläuterung des Drucktensors
- Konstanz der Temperatur
- Paarverteilungsfunktion
- Auswertung
- Drucktensor und Oberflächenspannung
- Dichteprofil und Phasendiagramm
- Diskussion
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Der Versuch zielt darauf ab, die Eigenschaften von Flüssig/Gas-Grenzflächen mittels Molekulardynamischer Simulation zu untersuchen. Hierbei werden die makroskopischen Eigenschaften des Stoffes durch die Beobachtung der mikroskopischen Eigenschaften der einzelnen Moleküle berechnet. Der Fokus liegt auf der Untersuchung von Methan-Molekülen, um die Oberflächenspannung in Abhängigkeit von verschiedenen Temperaturen zu ermitteln und ein Phasendiagramm zu erstellen.
- Molekulardynamische Simulationen
- Eigenschaften von Flüssig/Gas-Grenzflächen
- Oberflächenspannung in Abhängigkeit von der Temperatur
- Phasendiagramm
- Methan-Moleküle
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Thematik des Versuchs vor und erläutert die Bedeutung von Molekulardynamischen Simulationen für die Untersuchung von Stoffen und ihren Eigenschaften. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung von Flüssig/Gas-Grenzflächen und der Berechnung der Oberflächenspannung bei verschiedenen Temperaturen.
Das Kapitel "Durchführung" beschreibt die experimentellen Parameter und die Vorgehensweise bei der Simulation. Es werden die verschiedenen Systeme mit unterschiedlichen Äquilibrierungstemperaturen sowie die Anzahl der Methan-Moleküle und die Dauer der Simulation detailliert beschrieben.
Das Kapitel "Auswertung" widmet sich den verschiedenen Methoden zur Analyse der Simulationsdaten. Hier werden die Algorithmen zur Berechnung von periodischen Randbedingungen, Autokorrelationsfunktionen und dem Drucktensor erläutert. Darüber hinaus wird die Bedeutung der Konstanz der Temperatur und die Anwendung der Paarverteilungsfunktion für die Analyse der Ergebnisse erläutert.
Das Kapitel "Auswertung" setzt sich mit den konkreten Ergebnissen der Simulation auseinander. Es werden die Berechnungen von Drucktensor und Oberflächenspannung sowie die Analyse des Dichteprofils und des Phasendiagramms beschrieben.
Schlüsselwörter
Molekulardynamische Simulation, Flüssig/Gas-Grenzfläche, Oberflächenspannung, Methan, Temperatur, Phasendiagramm, Drucktensor, Autokorrelationsfunktion, periodische Randbedingungen, Dichteprofil
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Ziel der molekulardynamischen Simulation in diesem Versuch?
Ziel ist es, durch die Beobachtung mikroskopischer Bewegungen von Molekülen die makroskopischen Eigenschaften von Flüssig-Gas-Grenzflächen zu berechnen.
Welches Molekül wird in der Simulation untersucht?
Die Simulation wird am Beispiel von Methan-Molekülen durchgeführt.
Wie wird die Oberflächenspannung in der Auswertung ermittelt?
Die Oberflächenspannung wird mithilfe des Drucktensors berechnet und gegen verschiedene Temperaturen aufgetragen.
Was sind periodische Randbedingungen?
Das ist ein Algorithmus, der eine unendlich ausgedehnte Phase simuliert, indem Moleküle, die auf einer Seite den Simulationsraum verlassen, auf der gegenüberliegenden Seite wieder eintreten.
Was zeigt das resultierende Phasendiagramm?
Das Phasendiagramm stellt das Verhältnis von Dichte und Temperatur dar und visualisiert die Koexistenzbereiche von flüssiger und gasförmiger Phase.
Welche Rolle spielt die Paarverteilungsfunktion?
Sie dient dazu, die strukturelle Anordnung der Moleküle zueinander zu analysieren und so Rückschlüsse auf den Aggregatzustand und die Nahordnung im System zu ziehen.
- Quote paper
- Sadik Mejid (Author), 2015, Molekulardynamische Simulation von Flüssig-Gas-Grenzflächen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/475238
