關(guān)于熵力疊加性的研究.pdf

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文關(guān)于嫡力疊加性的研究摘要本文研究在二元膠體懸浮液中，大的膠體硬球之間的相互作用力。由于這種相互作用力是由系統(tǒng)嫡導(dǎo)致，我們叫它墑力。在本文中，主要研究了在小球液體中放置兩個(gè)大球和三個(gè)大球的體系。采用的方法是Asakura和Oosawa(AO)近似和MonteCarlo模擬。通過(guò)計(jì)算表明，嫡力與小球的密度，小球與大球的半徑比率，以及大球之間的距離有關(guān)。并研究了嫡力的矢量疊加性和三體力的大小，在誤差范圍內(nèi)，三體力非常小

2、并且嫡力能很地好滿足矢量疊加性法則。_3`c壑Abn迎w互一一一一一一一一第一章緒論硬球液體模型表示了最簡(jiǎn)單的液體狀態(tài)。它為真實(shí)的液體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)提供了有價(jià)值的參考，這極大地激勵(lì)了用計(jì)算機(jī)模擬和近似的解析方法去研究硬球液體的物理性質(zhì)。在膠體懸浮液和聚合物膠體系統(tǒng)中，充滿不同規(guī)格尺寸的膠體粒子，如果體系是孤立的，系統(tǒng)的嫡總是趨向增加，小膠體分子總是盡可能地增加可以自由到達(dá)的空間，這樣導(dǎo)致大的膠體分子之間有相互作用，我們把這種由嫡增加導(dǎo)致的作

3、用力叫嫡力。對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的研究一直引起許多研究者的興趣。Asakura和Oosawa[13在很早的時(shí)候就開始了這項(xiàng)工作。他們發(fā)現(xiàn)由于嫡的作用導(dǎo)致大的膠體分子之間有吸引力，并且使膠體懸浮液中聚合物發(fā)生凝聚。這個(gè)開創(chuàng)性的〔作促使很多研究者對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行研究，尤其是近幾年發(fā)展了幾種新的實(shí)驗(yàn)方法可以對(duì)這種相互作用進(jìn)行直接的觀察和測(cè)量。KaplanFaucheux和Libehaber[33在實(shí)驗(yàn)上直接觀察到了二元膠體懸浮液中的嫡勢(shì)，他們發(fā)現(xiàn)嫡

4、勢(shì)正比于kT，并與小球的體積分?jǐn)?shù)有明顯的依賴關(guān)系。DinsmoreYodh和Pine[53在膠體的懸浮液中放置一個(gè)帶有臺(tái)階玻璃平臺(tái)，并在靠近臺(tái)階的旁邊放置一個(gè)大的硬球，測(cè)量大球的自由能大小與大球在臺(tái)階上的位置關(guān)系，觀察到了嫡力的作用效果。經(jīng)過(guò)幾秒后，大球會(huì)自動(dòng)從臺(tái)階的邊緣向臺(tái)階里面運(yùn)動(dòng)。DinsmoreWongNelson和Yodh[6〕利用雙層囊泡也對(duì)嫡的作用效果進(jìn)行了研究，他們把小球和大球的混合物放進(jìn)囊泡里面，利用光學(xué)顯微鏡觀察大球

5、的瞬間位置，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)大球在囊泡表面的兒率遠(yuǎn)大于大球在囊泡內(nèi)的幾率，也就是大球明顯地吸附在囊泡的表面，他們還觀察到囊泡的曲率由于嫡的作用效果會(huì)發(fā)生改變。葉曦和童彭爾等〔2〕利用中子散射方法對(duì)嫡勢(shì)和膠體的結(jié)構(gòu)因子進(jìn)行了有效的研究。OhshimaSakagami等【4〕則采用激光輻射壓直接對(duì)嫡力進(jìn)行測(cè)量。這一切都從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)嫡力的存在。隨著試驗(yàn)的發(fā)展.又重新激起許多研究者對(duì)這個(gè)領(lǐng)域問(wèn)題的興趣。嫡力的理論研究工作也取得了很大的進(jìn)步，

6、P.Attard[1幻首先根據(jù)統(tǒng)計(jì)物理原理，對(duì)自由能求導(dǎo)，推導(dǎo)了兩個(gè)大的膠體粒子在膠體溶液中的作用力。B.GotzelmannR.Evans和S.Dietrich[I門在文章里對(duì)幾種近似解析方法進(jìn)行了分析比較，并詳細(xì)地討論了小球和大球的半徑比率和體積分?jǐn)?shù)對(duì)嫡力的影響，為我們從物理的角度對(duì)嫡力的精細(xì)結(jié)構(gòu)提供了理解。目前，對(duì)嫡力的研究最有效的手段是計(jì)算機(jī)模擬。T.BibenP.Bladon和D.Frenkel(7)用分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)兩個(gè)大球