ТРАНСПОРТ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ В ОДНОМЕРНЫХ КАНАЛАХ
Борман В.Д., Тронин В.Н., Тронин И.В., Троян В.И.

Received: June 25, 2003

PACS: 66.10.Cb, 61.46.+w

DJVU (285.2K)

PDF (535K)

Транспорт двухкопонентной смеси газов в субнанометровых каналах исследован теоретически для произвольного заполнения каналов. Особое внимание уделено последовательному учету эффектов плотности, связанных как с взаимодействием, так и с конечным размером частиц. Для этого была использована модель взаимодействия твердых сфер, в рамках которой взаимодействие проявляется как эффективное (динамическое) притяжение частиц, приводящее к их корреляции. Вычислена изотерма адсорбции и исследовано основное состояний смеси в одномерных каналах. С помощью метода функционала плотности показано, что с ростом степени заполнения двухкомпонентная смесь в каналах переходит в пространственно-неоднородное состояние. В результате появляются короткоживущие кластеры, размер и время жизни которых растут с ростом степени заполнения канала. При этом описание транспорта в субнанометровых каналах сводится к описанию диффузии в пространственно-неоднородной плотной одномерной системе. Транспорт частиц в среде с короткоживущими кластерами происходит как коллективный эффект безбарьерной передачи возбуждения плотности. Показано, что при повышенных степенях заполнения в двухкомпонентной смеси появляется новое свойство - кластеры определенных размеров в каналах стабилизируются вследствие возникающего эффективного притяжения между частицами. Время жизни образующихся кластеров экспоненциально увеличивается в соответствии с законом Аррениуса, и при достаточно низкой температуре каналы с этими кластерами могут быть заблокированы для транспорта частиц смеси. Полученные зависимости потоков от состава смеси (степени заполнения) и давления хорошо согласуются с экспериментально наблюдаемыми закономерностями.