硬粒子二元混合物中的三相稳定与热力学反常

尽管对流体热力学行为的真实建模通常需要精细的原子模型，但从简化模型中已获得诸多认识。本文研究一种模型：点状粒子（活度 $z_0$）与排除其第一和第二近邻（即边长为 $\lambda=\sqrt{3}a$ 的立方体，活度 $z_2$）的分子混合，二者均置于参数为 $a$ 的简单立方晶格的格点上。粒子间仅存在硬核相互作用，故该模型为非热模型。尽管简单，该模型在由立方体构成的 Husimi 晶格上的巨正则解揭示了一种流体-流体去混合，产生具有两个流体相（其中之一由小粒子主导——$F0$）和一个类固相在三相点共存的相图。此外，流体-流体共存线终止于一个临界点。还发现了粒子总密度（$\rho_T$）的反常，其标志为 $\rho_T$ 对 $z_0$（或 $z_2$）的等压曲线中的极小值。有趣的是，最小密度线穿过相图，从两流体相均稳定的区域内部起始，经过 $F0$ 相，并终止于其亚稳区域深处，在两流体相的旋节线彼此相交的一点处。