A Simple Highly Accurate Algebraic Model of Phase Transitions on Square, Hexagonal, and Triangular Flat Faces

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A simple, highly accurate algebraic model is proposed for describing phase transitions on flat faces of square, hexagonal, and triangular structures. The model is derived using the cluster variational approach within the Ising model and expressed in an analytical form by choosing a basic closed-form cluster of the minimal size for each facet structure with nearest neighbors of z = 3 (triangular), 4 (square), and 6 (hexagonal). The new model provides three times more accurate equations for molecular distributions of particles in the Ising model than earlier analytical expressions. The model’s analytical equations allow direct calculations of molecular distributions. (Only iterative numerical means were used earlier to obtain results of the same accuracy.) The effect of refinements when considering correlation effects in the new model is compared to traditional mean-field and quasi-chemical (QCA) approximations when calculating isotherms and pair and cluster distribution functions. Analytical expressions are obtained for the critical temperature of a segregation-type phase transition.

About the authors

E. V. Votyakov

Cyprus Institute, Energy Environment and Water Research Center

Email: karaul@gmail.com
2121, Nicosia, Cyprus

Yu. K. Tovbin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: karaul@gmail.com
119991, Moscow, Russia

References

  1. Фаулер Р., Гуггенгейм Э. Статистическая термодинамика, М.: Изд-во иностр. лит., 1949.
  2. Гиршфельдер Дж., Кертис Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. 929 с.
  3. Мелвин-Хьюз Е.А. Физическая химия, М.: Изд-во иностр. лит., 1962. Кн. 2. 1148 с.
  4. Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975. 776 с.
  5. Кривоглаз А.Н., Смирнов А.А. Теория упорядочивающихся сплавов. М.: ГИФМЛ, 1958. 388 с.
  6. Стенли Г. Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир, 1973. 400 с.
  7. Хачарутян А.Г. Теория фазовых превращений и структуры твердых растворов. М.: Наука, 1974. 265 с.
  8. Паташинский А.З., Покровский В.П. Флуктуационная теория фазовых переходов. М.: Наука, 1975. 256 с.
  9. Ма Ш. Современная теория критических явлений. М.: Мир, 1980.
  10. Onsager L. // Phys Rev. 1944. V. 65. P. 117.
  11. Domb C. // Proc. Roy. Soc. 1949. V. A196. P. 36.
  12. Domb C. // Adv. Phys. 1960. V. 9. P. 149.
  13. Хилл Т. Статистическая механика. М.: Изд-во иностр. лит., 1960. 485 с.
  14. Хуанг К. Статистическая механика. М.: Мир, 1966. 520 с.
  15. Вотяков Е.В., Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. № 3. С. 339.
  16. Nicolson D., Parsonage N.G. Computer Simulation and The Statistical Mechanics of Adsorption. N.Y.: Acad. Press, 1982.
  17. Методы Монте-Карло в статистической физике / под ред. К.М. Биндера. М.: Мир, 1982. 400 с.
  18. Kikuchi R. // Phys. Rev. 1951. V. 81. P. 988.
  19. Kikuchi R. // J. Chem. Phys. 1951. V. 19. P. 1230.
  20. Kikuchi R., Brush S.G. // J. Chem. Phys. 1967. V. 47. P. 195.
  21. Barker J.A. //Proc. Roy. Soc. London. A. 1953. V. 216. P. 45.
  22. Hijmans J., de Bour J. // Physica. 1955. V. 21. P. 471.
  23. Sanchez J.M., de Fontaine D. // Phys. Rev. B. 1978. V. 17. 2926.
  24. Sanchez F., Ducastelle F., Gratias D. // Physica A. 1984. V. 128. P. 334.
  25. Theory and Applications of the Cluster Variation and Path Probability Methods / Eds. J. L. Moran-Lopez and J. M. Sanchez/ New York and London: Plenum Press, 1996. 420 p.
  26. Rosengren A., Lapinskas S. // Phys. Rev. 1993. V. 47. P. 2643.
  27. Vinograd V.L., Putnis A. // Physics and Chemistry of Minerals. 1998. V. 26. P. 135.
  28. Вотяков Е.В., Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2023. Т. 97. № 5. C. 693.
  29. Baxter R. Exactly Solved Models in Statistical Mechanics. N.Y.: Acad. Press, 1982.
  30. Товбин Ю.К. Теория физико-химических процессов на границе газ–твердое тело, М.: Наука, 1990. 288 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (37KB)
3.

Download (75KB)
4.

Download (72KB)
5.

Download (64KB)

Copyright (c) 2023 Е.В. Вотяков, Ю.К. Товбин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».