آمنه تقی زاده کجانی عزت کشاورزی
این پایاننامه به مطالعه ساختار و خواص سطحی سیالات پیرامون نانوذرات استوانهای و کروی و همچنین اثرات محدودیت بر توزیع جمعیت سیالات مخلوط محدود شده داخل نانوحفرههای شیاری با استفاده از نظریه تابعی چگالی اختصاص یافته است. در بخش نخست این پایاننامه ساختار سیالات اطراف نانوذره استوانهای به عنوان مدلی از ساختار نانولایهها پیرامون نانوذرات در نانوسیالات با درنظر گرفتن نقش دو عامل آنتروپی و انرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. با بررسی ساختار سیالات اطراف نواحی مختلف یک نانوذره استوانهای میتوان تأثیر انحنای دیواره بر ساختار نانولایهها را مورد ارزیابی قرار داد. نتایج نشان میدهند که در نبود هرگونه برهمکنش جاذبه سیال-سیال، چگونگی تأثیر انحنای دیواره نانوذره بر ساختار سیال کره سخت پیرامون آن به وسیله عامل آنتروپی تعیین میگردد. از این رو تمایل مولکولهای کره سخت برای تجمع در همسایگی دیواره نانوذره با افزایش انحنای آن کاهش مییابد به گونهای که چگالی در نقاط برخورد با دیواره تخت نانوذره بیشینه و درگوشههای نانوذره کمینه است. نتایج نشان میدهد که عامل انرژی ناشی از نادیده گرفته شدن سهمی از برهمکنشهای جاذبه بینمولکولی برای سیالات دارای برهمکنشهای بلندبرد، میتواند ساختار سیالات پیرامون مناطق مختلف نانوذره را دستخوش تغییرات اساسی کند. درحقیقت ساختار سیالات دارای برهمکنشهای بلندبرد پیرامون نواحی مختلف یک نانوذره استوانهای از رقابت دو عامل انرژی و آنتروپی تعیین میگردد. محاسبات نشان میدهند که هنگامی که برهمکنشهای جاذبه بینمولکول های سیال بسیار قوی است، تمایل مولکولها برای تجمع در همسایگی دیواره با افزایش انحنای دیواره بیشتر شده تا جایی که احتمال حضور مولکولها در مناطق گوشهای به مقدار بیشینه خود میرسد. گفتنی است که در این سامانهها غلبه اثرات انرژی بر آنتروپی میتواند به پدیده تهیشدگی بر روی دیوارههای تخت و محدب نانوذره استوانهای منجر گردد. در بخش دیگری از این پایاننامه تأثیر نوع برهمکنشهای سیال-سیال و سیال- نانوذره بر تغییرات کیفی کشش سطح مشترک سیالات پیرامون نانوذرات کروی با پارامترهای مختلفی همچون اندازه نانوذره، چگالی و دما مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی این بخش تفسیر روند تغییرات کشش سطح مشترک با پارامترهای یادشده با درنظرگرفتن رقابت بین دوعامل تعیینکننده مقدار این کمیت میباشد. نتایج محاسبات نشان میدهند که علامت و رفتار کیفی کشش سطح مشترک به نوع برهمکنشهای سیال-نانوذره وابسته است. کشش سطح مشترک سیالات درتماس با نانوذرات کروی سخت همواره دارای یک مقدار مثبت بوده و با افزایش اندازه نانوذره کاهش مییابد. اما رفتار کیفی کشش سطح مشترک برای سیالات پیرامون نانوذرات کروی جاذب متفاوت است. درحقیقت کشش سطح مشترک در این سامانهها هریک از مقادیر مثبت، منفی یا صفر را اختیار کرده و بسته به قدرت برهمکنشهای جاذبه سیال-نانوذره و حالت ترمودینامیکی سامانه میتواند دارای روند افزایشی یا کاهش با اندازه نانوذره باشد. همچنین بررسیهای انجام شده از وجود یک قاعدهبندی خطی بین کشش سطح مشترک و جذب افزوده سیالات پیرامون نانوذرات کروی حکایت دارد که برای انواع برهمکنشهای سیال-سیال و سیال- نانوذره صادق است. درنهایت دراین پایاننامه اثرات محدودیت بر وارونگی جمعیت مخلوطهای دوتایی سیالات لنارد-جونز مایع و گازی محبوسشده داخل نانوحفرههای شیاری با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفته است. این قبیل بررسی ها به دلیل کاربرد ویژه سامانههای محدود شده در فرآیندهای جداسازی و خالصسازی بسیار دارای اهمیت هستند. مطالعه سیالات لنارد-جونز مایع نشان میدهد که اثرات انرژی و آنتروپی میتوانند با جذب ترجیحی گونه دوم با غلظت بسیار کم در سیال توده به پدیده وارونگی جمعیت در این سامانه ها منجر گردند. درحقیقت جذب گونه دوم با برهمکنشهای بینمولکولی ضعیفتر و اندازه بزرگتر نسبت به گونه اول از دیدگاه انرژی و آنتروپی مطلوبتر است. بنابراین کاهش دادن پارامترهایی از قبیل قدرت برهمکنشهای بینمولکولی گونه دوم، دما و اندازه نانوحفره به واسطه عامل انرژی با جذب انتخابی گونه دوم همراه است. نتایج محاسبات نشان میدهد که وارونگی جمعیت سیالات در سامانههای یادشده با روی دادن پدیده تراکم که شامل جذب و واجذب همزمان گونههای 1 و 2 است خاتمه مییابد. مطالعه سیالات لنارد-جونز گازی در این پایان نامه حاکی از آن است که با تغییر عواملی همچون نسبت قدرت برهمکنشهای بینمولکولی دو گونه ، دما و اندازه نانوحفره میتوان به شرایطی دست یافت که تراکم مویینگی، وارونگی در توزیع جمعیت سیالات محبوسشده را به همراه دارد. در این شرایط فازهای مایع مانند داخل نانوحفره از گونه دوم با غلظت کمتر در سیال توده و برهم کنشهای بین مولکولی قویتر غنیتر هستند
