A theory of fluids reliable in the critical region

Summary

A theory for the build-up of long-range correlations in fluids is developed. When it is supported by a realistic description of the short-range structure, based on the optimized random phase approximation, it shows the typical accuracy of a good liquid-state theory far from the critical point together with a genuine nonclassical critical behaviour. In this way we obtain a comprehensive theory of fluids in which both universal and nonuniversal quantities can be studied for a realistic model of a liquid. The case of the Lennard-Jones interaction is analyzed in detail above the critical temperature and is compared to experiments and numerical simulations.

Riassunto

Nel presente articolo si sviluppa una teoria della crescita delle correlazioni nella regione critica di un fluido semplice. Se la descrizione della struttura a breve distanza é basata su un'approssimazione del tipo «optimized random phase», le equazioni mostrano il tipico grado di accuratezza di una buona teoria dello stato liquido fuori dalla regione critica e, allo stesso tempo, un comportamento critico non classico. In questo modo otteniamo una teoria dello stato fluido in cui é possibile calcolare sia le quantità universali che quelle non universali per un modello realistico di fluido. Il caso di interazione Lennard Jones é analizzato in dettaglio per temperature superiori alla temperatura critica e i risultati sono confrontati con esperimenti e simulazioni numeriche.

Резюме

Развивается теория для учета дальнодействующих корреляций в жидкостях. Эта теория подтверждается посредством реалистического описания короткодействующей структуры, основанной на оптимизированном приближении случайных фаз. Предложенный подход обнаруживает типичную точность для хорошей теории жидкого состояния вдали от критической точки, наряду с истинным неклассическим критическим поведением. Таким образом, мы получаем всесторонную теорию жидкостей, в которой можно исследовать универсальные и неуниверсальные характеристики реалистической модели жидкости. Подробно анализируется случай взаимодействия Леннарда-Джонса выше критической температуры. Проводится сравнение с экспериментальными данными и результатами численного моделирования.