Потенциал для моделирования водяных кластеров

Дистиллированная вода, за исключением небольшой естественной ионизации, состоит из молекул H₂O. Нет оснований полагать, что эти молекулы, за исключением небольших взаимных деформаций, отличаются от молекул H₂O в паре. Это подтверждается спектрами комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения воды, полученными в работах Рахмана и Стиллинжера. Производится компьютерное моделирование кластера, состоящего из 55 молекул. Представление электрического потенциала как в пятицентровой, так и в четырехцентровой моделях неявно предполагает наличие в молекуле не электростатических сил. В отсутствие таких сил, по известной теореме Ирншоу, было бы невозможно иметь стабильные молекулы. Рассматривается давление перенасыщенного пара с изменением температуры, основанное на молекулярном вращении, только если предположить, что подавляющее число молекул воды имеет свободную ориентацию без влияния внешнего электрического поля. Молекулярные кластеры, которые мы будем изучать, образуются соприкасающимися между собой молекулами, способными поворачиваться вокруг своего центра под действием межмолекулярных электростатических сил. Чтобы проверить пригодность нашего потенциала для моделирования, будут подсчитаны энергия связи молекулы в воде и коэффициент залипания молекулы пара, падающей на водную поверхность. Эти два параметра находятся также из кривого насыщения как калибровочные величины. Таким образом, мы моделируем виртуальные межмолекулярные взаимодействия между молекулами воды.  

1. Крымский Г. Ф., Павлов Г. С. Электрическая модель конденсации водяного кластера // Докл. АН. – 2008. – Т.420. – C. 750-751.

2. Пономарев Ю. Н., Климкин А. В., Козлов А. С., Колосов В. В., Крымский Г. Ф., Куряк А. Н., Малышкин С. Б., Петров А. К. Исследования конденсации пересыщенного водяного пара при ионизации атмосферы и сопутствующего характеристического ик-излучения // Солнечно-земная физика. – 2012. – Вып. 21. – С. 58-61.

3. Shevkunov S. V. Nucleation of water vapor on ions: numerical modeling // JETP. – 1994. – V.78 – №5. – Pp. 677-689.

4. Ермаков В. И. Роль грозовых облаков в механизме связи погоды с солнечной активностью // Геомагнетизм и аэрономия. – 2000. – Т. 40. – № 1. – С. 130-132.

5. Ermakov V. I., Bazilevskaya G. A., Pokrovsky P. E., and Stozhkov Y. I. Ion balance equation in the atmosphere // J. Geophys. Res. – 1997. – V. 102, № D19. – Pp. 23,413-23,419.

6. Русанов А. И. К термодинамике нуклеации на заряженных центрах // Докл. АН СССР. – 1978. – Т.238. – №4. – С.831-834.

7. Rahman A. and Stillinger F. H. Molecular dynamics study if liquid water // J. Chem. Phys., – 1971. – V. 55. – Рp. 3336-3359.

8. Крымский Г. Ф., Петухов С. И., Павлов Г. С. Моделирование конденсации водяного пара. Заряженные кластеры // Оптика атмосферы и океана. – 2017. – Т. 30. – № 04. – С. 281-284.

9. Лапшин В. Б., Яблоков М. Ю., Палей А. А. Давление пара над заряженной каплей // Журнал физ. химии. – 2002. Т. 76, № 10. – С. 1901-1903.

10. Yu F. Modified Kelvin-Thomson equation considering ion-dipole interaction: Comparison with observed ion-clustering enthalpies and entropies // J. Chem. Phys. – 2005. – V. 122, – N 8. – Pp. 084503.

11. Reznikov M., “Dielectrophoretic Dehumidification of Gas Stream in Low and Moderate Electrical Fields,” Proc. ESA-IEEE Joint Meeting of Electrostatics, Little Rock, AR, June 24 27. – 2003. – Pp. 230-240.