分子シミュレーションによる会合性液体の蒸発・凝縮過程の解明

使用分子模拟阐明缔合液体的蒸发和冷凝过程

基本信息

批准号：
06230101
负责人：
松本充弘
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至 1995
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、主として分子シミュレーションを用いて気液界面の分子ダイナミクスを追跡し、物質による蒸発凝縮挙動の差異を解明し、界面を通しての物質の相関輸送に現れる分子の個性を明らかにすることを目的としている。2年目にあたる本年度は、アルゴン(単純液体)とメタノール(会合性液体)の凝縮係数が大きく異なるという昨年度の知見を基に、会合性液体の凝縮挙動を種々の物質について広い温度領域にわたって調べ、次の結果を得た。1.会合性液体(メタノール・水・酢酸)の凝縮係数は、単純液体と比較して有意に小さい。特に、分子間に2重の水素結合を形成して安定な気相2量体となる酢酸については、凝縮係数は0.1以下である。2.会合性液体においても液体表面における自己反射は10%程度であり、凝縮係数が小さい原因は、凝縮分子が液体分子を追い出す分子交換によるものである。3.より高温(対臨界温度にして0.7程度以上)においては、凝縮係数は急激な低下を示し、単純液体においてさえ0.1以下となる。4.こうした凝縮係数を定量的に予測するために、分子レベルでの簡単な伝熱モデルを構築した。モデル化は、遷移状態論に基づき蒸発速度を予測するものと、液体表面で放出される潜熱の微視的スケールでの緩和を考慮して凝縮速度を予測するものの両方向から試みたが、特に、後者はシミュレーションで得られた凝縮係数の温度依存性を半定量的に再現することができ、有望と思われる。より、精密なモデル化は来年度の課題である。

这项研究主要旨在使用分子模拟在气体界面上跟踪分子动力学，以阐明材料通过材料的蒸发和凝结行为的差异，并阐明出现在材料通过界面相关运输中的分子个性。今年是第二年，我们根据去年的发现，研究了氩气（简单液体）和甲醇（缔合液体）的凝结系数显着差异并获得以下结果，我们研究了较宽的温度范围内的凝聚行为。 1。缔合液体的冷凝系数（甲醇，水，乙酸）明显小于简单液体的凝结系数。特别是，对于在分子之间形成双重氢键的乙酸形成稳定的气相二聚体，凝结系数为0.1或更少。 2。即使在缔合液体中，液体表面上的自我反射约为10％，而小冷凝系数的原因是由于分子的交换而引起的，其中冷凝分子排出液体分子。 3。在较高的温度（临界温度约为0.7或以上）时，冷凝系数突然下降，即使对于简单的液体也低于0.1。 4。为了定量预测这些冷凝系数，在分子水平上构建了一个简单的传热模型。该建模都是从两个方向尝试的，该建模可以根据过渡状态理论预测蒸发率，并且通过考虑在微观表面上释放在液体表面上释放的潜热的放松来预测凝结速率。特别是，后者可以半定量重现模拟中获得的冷凝系数的温度依赖性，这很可能是有希望的。更精确的建模将是明年的问题。