dc.creator | Pinheiro, Leonardo | |
dc.date.accessioned | 2023-07-11T09:51:49Z | |
dc.date.available | 2023-07-11T09:51:49Z | |
dc.date.issued | 2013-05-23 | |
dc.identifier.citation | PINHEIRO, Leonardo. Estudo do Comportamento de Fase do Modelo Primitivo Restrito para Eletrólitos Simples Confinados num Meio Poroso. 2013. 85f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-graduação em Física. Instituto de Física e Matemática. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2013. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/9788 | |
dc.description.abstract | The study of thermodynamic properties of complex fluids confined in a porous media is a
problem of fundamental importance in many scientific fields. New nanomaterials with large
applications in biomedical devices, sensor and computing technologies are examples were the
experimental setup was able to build new materials with controlled porosity. From a theoretical
and computational point of view, most of the studies related to the equilibrium properties in
this field have used short-range forces as the driven interactions, such as Lennard-Jones particles.
The phase diagrams that have emerged from these studies present a very rich behavior,
with new fluid-fluid separations and critical points, not observed in bulk conditions. In contrast,
the study of charged systems, such as simple electrolytes under confinement in a porous
media, is far from complete and no completely reliable approach has emerged yet. In this work
Monte Carlo simulations in the grand-canonical ensemble have been performed to study the
phase behavior of simple electrolyte confined in a porous media. Multihistogram reweighting
and mixed-field finite-size scaling methods were used to obtain the phase diagrams and critical
parameters of the restricted primitive model (RPM) of ionic fluids as a function of the porosity
of the matrix inside which the electrolyte is immersed. We are particularly interested in obtaining
the behavior of the RPM phase envelope when the porosity is modified, starting from
the bulk (no porous matrix) to the limit where the matrix particles are very dense. Our results
show that the critical temperature and density decrease with decreasing matrix porosity due
to the confinement, specially the temperature. This gas-liquid critical point belongs to the 3
dimensional Ising universality class. We also find a second fluid-fluid phase separation in the
low porosity limit, which is not found for the Coulomb gas in bulk conditions, only for the
uncharged Lennard-Jones fluids confined in a porous media. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Física | pt_BR |
dc.subject | Gás de Coulomb | pt_BR |
dc.subject | Meio poroso | pt_BR |
dc.subject | Simulação Monte Carlo | pt_BR |
dc.subject | Physics | pt_BR |
dc.subject | Coulomb gas | pt_BR |
dc.subject | Porous media | pt_BR |
dc.subject | Monte Carlo simulation | pt_BR |
dc.title | Estudo do Comportamento de Fase do Modelo Primitivo Restrito para Eletrólitos Simples Confinados num Meio Poroso | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.description.resumo | O estudo do comportamento de sistemas iônicos confinados tem despertado muito interesse nos
últimos anos, principalmente devido a sua gama de aplicações. O confinamento desses sistemas
em meios com porosidade controlada tem grande importância, já que podem ser utilizados em
vários ramos tecnológicos como, por exemplo, dispositivos biomédicos e tecnologias de sensores
e computação. O estudo para sistemas dominados por interações de curto alcance tem
sido muito explorado, com a análise de fluidos do tipo Lennard-Jones encerrados numa estrutura
porosa. O comportamento de fase nesses sistemas mostra-se fortemente afetado pelo
confinamento, podendo apresentar mudanças consideráveis em valores críticos e, inclusive, o
surgimento de novas transições de fase do tipo fluido-fluido, em geral não verificadas para tais
fluidos fora do confinamento. Por outro lado, o estudo de fluidos carregados, como eletrólitos
confinados num meio poroso, está longe de ser completo e uma boa descrição e compreensão
termodinâmica ainda está para ser construída. Neste trabalho, realizamos simulações Monte
Carlo no ensemble grande canônico para o estudo de um eletrólito simples e confinado num
meio poroso. As técnicas de repesagem de histogramas e de escala de campo de mistura foram
utilizados para a obtenção dos diagramas de fase e dos parâmetros críticos do modelo primitivo
restrito (RPM) para o fluido iônico, como função da porosidade da matriz dentro da qual o
eletrólito é inserido. Nosso interesse principal é a obtenção do comportamento da coexistência
do modelo RPM a medida que a porosidade é modificada, desde o limite de bulk (sem a
matriz porosa) até o limite a matriz porosa é muito densa. Nossos resultados indicam que a
temperatura e densidade críticas são reduzidas em função do confinamento, em especial no
valor da temperatura crítica. A classe de universalidade para este ponto crítico gás-líquido foi
encontrada como do tipo Ising em 3 dimensões. Da mesma forma como no caso de fluidos não
carregados e dominados por potenciais de curto alcance em meios porosos, na região de baixos
valores de porosidade encontramos uma segunda separação de fase fluido-fluido, sem análogo
para um gás de Coulomb em condições de bulk. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Diehl, Alexandre | |
dc.subject.cnpq1 | FISICA | pt_BR |