Расчет статистических сумм и термодинамических потенциалов для двухатомных молекул

Основные результаты

  • В настоящее время весьма актуальны задачи связанные с расчетом статистических сумм. Методы, которыми пользуются сегодня, основаны на вычислении статистических сумм через спектроскопические константы;
  • Наиболее широко используемый подход базируется на приближении Борна-Оппенгеймера, который позволяет выполнить разделение вкладов электронных, колебательных и вращательных степеней свободы в общую внутреннюю статистическую сумму. При этом используются аппроксимации многочленами энергий этих состояний атомов и молекул;
  • Стоит отметить, что при низких и средних температурах, значения энергий колебательно-вращательных состояний достаточно точно выражаются аналитически для большинства двухатомных молекул. При высоких температурах высокие колебательные и вращательные уровни сильно заселены и такой метод не дает хорошей оценки для колебательно вращательных энергий таких состояний;
  • При высоких температурах, более точные результаты при расчете статистических сумм и термодинамических свойств могут быть получены путем расчета второго вириального коэффициента для двух взаимодействующих атомов, а затем расчета статистических сумм и термодинамических свойств. Кроме того, рассматриваются сопутствующие проблемы расчета, такие как получение точных потенциалов взаимодействия атомов в молекуле.

Результаты численного моделирования

1

Внутренняя статистическая сумма рассчитанная для молекулы водорода в основном электронном состоянии: 1 - расчет проводился через спектроскопические константы; 2 - вириальный коэффициент, потенциал ab-initio; 3 - вириальный коэффициент, потенциал Ридберга

2

Потенциальные кривые для основного электронного состояния молекулы водорода. Даже такие незначительные отличия в потенциальных кривых могут заметно сказаться на итоговом результате

3

Расчет удельной теплоемкости для молекулы кислорода: a - результаты получены на основании построенной численной модели; b - результаты получены из таблиц ОИВТ РАН; c - результаты получены из таблиц ESA STR-236. Статистические суммы используются для определения различных термодинамических характеристик и оптических свойств среды