Фазовое равновесие микрокапля – газ в малой системе. Исследование методом молекулярной динамики

Исследовалась изолированная система из $16$ частиц, помещенная в сферическую полость с жесткими стенками. Показано, что даже в столь малой системе имеет смысл говорить о расслоении на две фазы: жидкую каплю и газ. Критерием, позволяющим отнести частицу к определенной микрофазе, служит поведение во времени суммы потенциальной и кинетической энергий частицы. У газовых частиц эта величина положительна и слабо меняется со временем, что свидетельствует о независимости движения этих частиц от внутреннего состояния капли. При переходе частицы из капли в газ (или наоборот) эта величина резко, скачком переходит через нуль. Это позволило подсчитать среднее число газовых частиц и оценить объем, занятый газом. Полученные оценки плотности газа согласуются с его давлением. Причина скачков – парные соударения, при которых частицы обмениваются кинетической энергией. Изучены механизмы вылета частиц из капли.