RESUMEN: En el presente trabajo se han estudiado los diagramas de fase, en la zona fluida, para sistemas bajo potenciales que presentan interacciones competitivas entre sus componentes, como por ejemplo una interacción repulsiva a corto alcance y una atractiva a largo alcance. El interés de estos sistemas radica en que existe la posibilidad de encontrar más de una transición fluido-fluido.
Se han implementado dos teorías perturbativas (de segundo orden y cuarto orden, respectivamente) y se ha comprobado su capacidad para reproducir resultados de simulación tomados de bibliografía (simulaciones en el colectivo de Gibbs) y obtenidos en este trabajo (colectivo macrocanónico) para sistemas bajo potenciales de pozo cuadrado SW. En base a ello, se optó por la teoría más precisa para estudiar el comportamiento del sistema bajo un potencial de interacciones competitivas como es el caso del potencial SSSW.
En primer lugar se ha estudiado la contribución de los términos de tercer y cuarto orden de la teoría perturbativa empleada. Para ello, se obtuvieron, para un sistema SSSW, los diagramas de fase que reproduce una teoría perturbativa de segundo orden y se comparó con el descrito por la teoría de cuarto orden pero acotada en segundo orden.
Por otro lado, se obtuvo mediante simulación por Monte Carlo en el colectivo macrocanónico los diagramas de fase para un fluido de potencial SSSW. En particular, cuando se introduce en el potencial una interacción repulsiva, destacar la presencia de dos puntos críticos en el diagrama de fases; siendo el primer punto correspondiente al equilibrio gas-líquido habitual, mientras ese segundo punto crítico se corresponde al equilibrio entre dos fases fluidas.
Los resultados de simulación se compararon con los resultados proporcionados por la teoría perturbativa de cuarto orden, obteniéndose un mejor acuerdo cualitativo a medida que la interacción repulsiva crecía.
Finalmente, se comprobó la estabilidad de la segunda transición fluido-fluido encontrada mediante simulaciones por Monte Carlo en el colectivo macrocanónico; obteniéndose una metaestabilidad en ese segundo punto crítico que presenta el diagrama de fases del sistema.
ABSTRACT: In the present project, it has been studied the phase diagrams of fluid systems with potentials that present competitive interactions between its components, for example a short range repulsive interaction and a long range attractive interaction. The interest in studying these systems is due to the possibility of finding more than one fluid-fluid transition. This leads to the appearance of arrested matter.
Two perturbative theories (second and fourth order) have been implemented and their capacity to reproduce simulation results taken from bibliography (Gibbs ensemble) and results obtained in this project (Grand canonical ensemble) for systems under SquareWell SW potentials has been verified. Based of this, it opted for the most accurate theory to study the behavior of system under a potential with competitive interactions (for example, the Square-Shoulder Square-Well potential).
On the one hand, it has been studied the third and fourth order terms contribution of the perturbative theory used. For that, the phase diagram that reproduce a second order perturbation theory were obtained, for a SSSW system, and it was compared with the phase diagram that reproduce the fourth order theory (bounded in second order).
On the other hand, phase diagram for a SSSW fluid were obtained through Monte Carlo simulation in Grand canonical ensemble. In particular, when repulsive interaction is greater, to highlight the existence of two critical points in the phase diagram. This second point corresponds to the equilibrium between two fluid phases.
Simulation’s results were compared with fourth order perturbation theory’s results. To highlight as the repulsive interaction grew, a better qualitative agreement was obtained.
Finally, it was checked the stability of the second fluid-fluid transition, it was found through Monte Carlo simulation in Grand canonical ensemble. It was obtained that second critical point was metastable.
