انتروپی اختلاط در سامانه های نانومتری

مشخص شده است که انتروپی اختلاط دو سامانه ماکروسکوپی حاوی مولکول¬های یکسان برابر صفر است. این در حالی است که این موضوع برای سیالات محدودشده در فضای نانو با تعداد مولکول¬های زیاد، که در آن¬ها می¬توان از افت وخیزها چشم¬پوشی کرد، بررسی نشده است. ساختار و خواص ترمودینامیکی سیالات محدودشده در فضای نانو، تفاوت¬های چشم¬گیری با سیالات توده¬ای دارد. لذا، در این پایان¬نامه، به محاسبه انتروپی اختلاط سیالات محدودشده در فضای نانو پرداخته شده است. نتایج به¬دست آمده از نظریه تابعی چگالی نشان می¬دهد که انتروپی اختلاط سیالات محدودشده در فضای نانو، با مجموع انتروپی سامانه¬های اولیه برابر نیست. به عبارت دیگر، انتروپی اختلاط، نافزونور است. از آن جا که انتروپی بولتزمن- گیبس، مبتنی بر فرض جمع¬پذیر بودن انتروپی بنا شده است، از این رو، برای محاسبه انتروپی اختلاط چنین سامانه¬هایی مکانیک آماری نافزونور تسالیس قابل کاربرد است. در مکانیک آماری تسالیس تعیین پارامتر شاخص انتروپی، q، برای یک سامانه از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. در این پژوهش، با استفاده از تعریف اولیه تابع انتروپی تسالیس، پارامتر q برای سیال کره¬ی سخت درون نانوحفره¬های شیاری با چگالی و ابعاد گوناگون محاسبه شده است. مقادیر q به¬دست آمده نشان می¬دهد با افزایش فاصله¬ی بین دو دیواره محدودشده، h، و هم¬چنین با افزایش چگالی سیال، پارامتر q، به سمت یک میل می¬کند. در واقع با افزایش h، ناهمگنی ساختار سیال، کاهش یافته و در حد درشت نمود ( ∞→h)، ساختار سیال، کاملاً همگن و پارامتر q برابر یک خواهد شد. با افزایش چگالی سیال، نیز نسبت انتروپی ساختاری به انتروپی کل کاهش می¬یابد. از طرفی، چون انتروپی ساختاری تعیین کننده¬ی مقدار پارامتر q است، با افزایش چگالی، پارامتر q به یک نزدیک می¬شود.