Thermodynamic Stability of a Multicomponent Non-Ideal Plasma

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The thermodynamic stability of a multicomponent plasma is studied on the basis of the Ornstein–Zernike integral equations for a multicomponent fluid. A transition is made to the one-component Ornstein–Zernike equation for the most non-ideal subsystem for a plasma with any number of components under the conditions of applicability of the Debye approximation for direct correlation functions for all plasma components, except for the most non-ideal subsystem. It is shown that all pair correlation functions, charge–charge and number–number structure factors remain positive for all argument values in the entire studied range of the non-ideality parameter of the most non-ideal subsystem. The conditions for the violation of the thermodynamic stability of a three-component dusty plasma are studied for different signs of the charge of dust particles and their different number density.

About the authors

A. V. Filippov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Author for correspondence.
Email: fav@triniti.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

References

  1. Цытович В.Н. // УФН. 1997. Т. 167. С. 57.
  2. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. // УФН. 2004. Т. 174. С. 495.
  3. Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., Morfill G.E. // Phys. Rep. 2005. V. 421. P. 1.
  4. Mann I., Meyer-Vernet N., Czechowski A. // Phys. Rep. 2014. V. 536. P. 1.
  5. Ivlev A.V., Khrapak S.A., Molotkov V.I., Khrapak A.G. Introduction to the Physics of Dust and Complex Plasma. M.: Intellect Publishing House, 2017.
  6. Shukla P.K., Mamun A.A. Introduction to dusty plasma physics. CRC Press, 2015.
  7. Greiner F., Melzer A., Tadsen B., Groth S., Killer C., Kirchschlager F., Wieben F., Pilch I., Kruger H., Block D., Piel A., Wolf S. // Eur. Phys. J. D. 2018. V. 72. P. 81.https://doi.org/10.1140/epjd/e2017-80400-7
  8. Ivlev A., Lowen H., Morfill G., Royall C.P. Complex plasmas and colloidal dispersions: particle-resolved studies of classical liquids and solids. Series in Soft Condensed Matter, vol. 5. Singapore: World Scientific, 2012.
  9. Филиппов А.В., Старостин А.Н., Паль А.Ф. // ЖЭТФ. 2015. Т. 148. С. 1039.
  10. Babick F. // Suspensions of Colloidal Particles and Aggregates / Eds. J. Manuel, V. Millan. V. 20 of the series Particle Technology Serie. Cham: Springer International Publishing, 2016. P. 75.
  11. Ohshima H. // Encyclopedia of Biocolloid and Biointerface Science. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2016.https://doi.org/10.1002/9781119075691.ch34
  12. Филиппов А.В., Дербенев И.Н. // ЖЭТФ. 2016. Т. 150. С. 1262.
  13. Derbenev I.N., Filippov A.V., Stace A.J., Besley E. // J. Chem. Phys. 2016. V. 145. P. 084103.https://doi.org/10.1063/1.4961091
  14. Chen C., Huang W. // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. P. 2077.https://doi.org/10.1021/acs.est.6b04575
  15. Fortov V.E., Morfill G.E. Complex and Dusty Plasmas. London: Taylor Francis, 2009.
  16. Ваулина О.С., Петров О.Ф., Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А. Пылевая плазма. Эксперимент и теория. М.: Физматлит, 2009. 316 с.
  17. Hamaguchi S., Farouki R.T. // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. P. 9876.
  18. Farouki W.T., Hamaguchi S. // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. P. 9885
  19. Hamaguchi S., Farouki R.T., Dubin D.H.E. // Phys. Rev. E. 1997. V. 56. P. 4671.
  20. Totsuji H. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. P. 072111.
  21. Totsuji H. // Microgravity Sci. Technol. 2011. V. 23. P. 159.
  22. Khrapak S.A., Khrapak A.G., Ivlev A.V., Morfill G.E. // Phys. Rev. E. 2014. V. 89. P. 023102.
  23. Khrapak S.A., Morfill G.E., Ivlev A.V., Thomas H.M., Beysens D.A., Zappoli B., Fortov V.E., Lipaev A.M., Molotkov V.I. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. P. 015001.
  24. Debye P., Huckel E. // Phys. Zeitschr. 1923. V. 24. S. 185.
  25. Филиппов А.В., Решетняк В.В., Старостин А.Н., Ткаченко И.М., Фортов В.Е. // Письма в ЖЭТФ. 2019. Т. 110. С. 651.https://doi.org/10.1134/S0370274X19220041
  26. Filippov A.V., Fortov V.E., Reshetniak V.V., Staros-tin A.N., Tkachenko I.M. // AIP Advances. 2020. V. 10. P. 045232.https://doi.org/10.1063/1.5144901
  27. Hansen J.-P., McDonald I.R. Theory of Simple Liquids. London: Elsevier, 2006.
  28. Саркисов Г.Н. // УФН. 1999. Т. 169. С. 625.
  29. Решетняк В.В., Старостин А.Н., Филиппов А.В. // ЖЭТФ. 2018. V. 154. С. 1258.
  30. Решетняк В.В., Филиппов А.В. // ЖЭТФ. 2019. V. 156. С. 545.
  31. Зеленер Б.В., Норман Г.Э., Филинов В.С. Теория возмущений и псевдопотенциалов в статистической термодинамике. М.: Наука, 1981.
  32. Kelbg G. // Ann. Phys. V. 1964. V. 12. P. 219.
  33. Kelbg G. // Ann. Phys. 1964. V. 12. P. 354.
  34. Климонтович Ю.Л., Крэфт В.Д. // ТВТ. 1974. V. 12. P. 239.
  35. Deutsch C. // Phys. Lett. 1977. V. 60A. P. 317.
  36. Deutsh C., Gombert M.M., Minoo H. // Phys. Lett. 1978. V. 66A. P. 381; 1979. V. 72A. P. 481.
  37. Schwarz V., Bornath T., Kraeft W.D., Glenzer S.H., Holl A., Redmer R. // Contrib. Plasma Phys. 2007. V. 47. P. 324.
  38. Wunsch K., Hilse P., Schlanges M., Gericke D.O. // Phys. Rev. E. 2008. V. 77. P. 05640.
  39. Fushiki M. // J. Chem. Phys. 1988. V. 89. P. 7445.https://doi.org/10.1063/1.455275
  40. Davletov A.E., Yerimbetova L.T., Arkhipov Yu.V., Mukhametkarimov Ye.S., Kissan A., Tkachenko I.M. // J. Plasma Phys. 2018. V. 84. P. 905840410.
  41. Yerimbetova L.T., Davletov A.E., Arkhipov Y.V., Tka-chenko I.M. // Contrib. Plasma Phys. 2019. V. 59. P. e201800160.https://doi.org/10.1002/ctpp.201800160
  42. Beresford-Smith B., Chan D.Y., Mitchell D.J. // J. Colloid Interface Sci. 1985. V. 105. P. 216.
  43. Stillinger F.H., Lovett B. // J. Chem. Phys. 1968. V. 49. P. 1991.
  44. Prigogine I., Defay R. Chemical Thermodynamics. London, Ney York, Toronto: Longmans Green and Co., 1954.
  45. Норман Г.Э., Старостин А.Н. // ТВТ. 1968. Т. 6. С. 410.
  46. Норман Г.Э., Старостин А.Н. // ТВТ. 1970. V. 8. P. 413.
  47. Mahaffey D.W., Jerde D.A. // Rev. Mod. Phys. 1968. V. 40. P. 710.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (44KB)
3.

Download (21KB)
4.

Download (50KB)
5.

Download (32KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».