基于空间分割的气体混合物的热统计描述

在 [R. D. Rohrmann, Physica A 347, 221 (2005)] 中提出的基于纯经典流体自由能的新数学框架被扩展到多组分系统，以确定化学复杂流体的热力学和结构性质。目前，该理论关注低密度极限（堆积因子 $\eta < 0.01$）下的 $D$ 维混合物。该形式体系将自由能最小化技术与空间分割相结合，为每个粒子分配一个可用体积 $v$。$v$ 与最近邻的接近程度相关，并为评估流体中粒子所经历的扰动提供了有用的工具。该理论显示了统计几何与统计力学之间的密切关系。作为空间划分的结果，推导出了新的、非常规的热力学变量和数学恒等式。定义了热力学势 $\mu_{il}$，它是第 $i$ 类粒子与第 $l$ 类最近邻的粒子数 $N_{il}$ 的共轭变量，并建立了它们与通常的化学势 $\mu_i$ 的关系。硬球系统作为说明性示例进行处理，并解析地推导了它们的热力学函数。获得的低密度表达式与标度粒子理论和 Percus-Yevick 近似的结果很好地吻合。引入并评估了几个对分布函数。还给出了具有 K\^ac 尾和方阱势引起的吸引力的硬球的解析表达式。最后，我们推导了普遍的化学平衡条件。