Vypočtěte entalpii tání modelu NaCl a bod tání pro (alespoň) dva různé tlaky a porovnejte s predikcí pomocí Clapeyronovy rovnice.

Budete používat cookewslcP1, tj. verzi s paralelizací, dále potřebujete naclcryst (je také k dispozici) a data ze souboru clapeyron.zip. Ten rozbalíte do vhodné složky příkazem
  unzip clapeyron.zip

Úloha je podobná jako cvičení pchem04, jenom si budete práci organizovat sám/sama.  Protože množství výpočtů je dost velké, připravil jsem skripty, které vám usnadní simulace. Návod ke skriptu dostanete jeho spuštěním bez parametru.

Rada: klidně zadejte několik výpočtů (pro různé teploty) najednou!

* krystal.sh = výpočet krystalu Na256Cl256 pro zadanou teplotu (v K) a tlak (v MPa). Příklad použití (jako job):
    jsub -n crT1300P0 -p 4 krystal.sh 1300 0
  Doba výpočtu = 3–10 minut

* tavenina.sh = výpočet taveniny pro zadanou teplotu (v K) a tlak (v MPa). Příklad použití (jako job):
    jsub -n tT1300P0 -p 4 tavenina.sh 1300 0
  Doba výpočtu = 7–20 minut

* vrstva.sh = simulace vrstvy pro zadanou teplotu (v K) a tlak (v MPa).  Musí být provedena po simulaci krystalu za stejné teploty a tlaku, protože systém spočte x,y velikost boxu ze středního objemu krystalu. Příklad použití (jako job):
    jsub -n vT1300P0 -p 4 vrstva.sh 1300 0
  Maximální doba výpočtu je cca hodina, ale často lze výpočet přerušit dřív

Prohlédněte si skripty, abyste věděli, co dělají!

*** POSTUP ***

Nejprve je potřeba stanovit teplotu tání pro dva tlaky. Jako jeden zvolte tlak atmosférický nebo (což je při dostupné přesnosti jedno) tlak 0 MPa. V úloze PCHEM04 jste stanovili za pomocí malého systému (krystal Na108Cl108) bod tání za tlaku 0.1 MPa asi 1300 K. To je potřeba ověřit pro systém Na256Cl256, resp. zpřesnit.  Postupujte takto:

1) simulace krystalu za teploty 1300 K a tlaku 0 MPa:
    jsub -n kT1300P0 -p 4 krystal.sh 1300 0
  Po skončení si prohlédněte trajektorie (z mc dvojklikem na crT1300P0.plb - to je příklad, po opakovaném výpočtu se jméno souboru změní!):
    show crT1300P0.plb
  a záznam veličin (též dvojklikem na crT1300P0.cp)
    showcp -p crT1300P0.cp
  Všechny grafy se zavřou stiskem [KILL ALL] nebo klávesou K

2) simulace vrstvy
    jsub -n vT1300P0 -p 4 vrstva.sh 1300 0
  Prohlédněte si slab1300P0.plb pomocí
    show slabT1300P0
  nebo
    show.sh slabT1300P0
  V prvním případě použijte k otočení a úpravě [std], [proj], případně zmenšete atomy.
  Také pomůže zobrazení slab1300P0.cp.
  Prohlížet slab1300P0.plb a slab1300P0.cp můžete v průběhu simulace; zjistíte-li jasný výsledek (taje/tuhne), můžete simulaci přerušit příkazem:
    touch slab1300P0.loc

3) interpretace výsledků:
  * pokud se box roztaví, snižte teplotu (cca o 10 K) a opakujte od bodu 1)
  * pokud box zmrzne, zvyšte teplotu (cca o 10 K) a opakujte od bodu 1)
  * pokud během 1 ns (tj. 1000*10 cyklů) je systém dvoufázový, je daná teplota teplotou tání
  * pokud budete mít dvě teploty a při jedné bude systém tát a při druhé mrznout, je teplota tání aritmetickým průměrem obou (a také objem a entalpii krystalu pak stanovíte jako průměr)

4) Až budete mít stanovenu teplotu tání za menšího tlaku, spusťte výpočet taveniny. V obou prt-souborech (pro krystal a taveninu, např. crT1300P0.prt a meltT1300P0.prt) najděte POSLEDNÍ řádek obsahující =V=, to je objem v ų.  Odečtením obou hodnot (převedených na m³), znásobením Avogadrovou konstantou a vydělením 256 (počet NaCl) získáte změnu objemu tání ΔV na mol NaCl. Obdobně stanovíte entalpii tání ΔH z POSLEDNÍHO řádku označeného =enthalpy [J/mol]= odečtením krystalu od taveniny a vydělením 256.

5) Z Clapeyronovy rovnice spočtěte dP/dT.

6) Nyní si zvolte teplotu o cca 200–400 K vyšší než je teplota tání a odhadněte rovnovážný tlak.  Pro tento tlak zopakujte výpočet teploty tání (asi budete muset provést několik pokusů) a pak ΔV a ΔH jako výše

7) Nakonec provnejte tři výsledky:
  1) z ΔV,ΔH za nižšího tlaku a teploty (to již jste udělali)
  2) z ΔV,ΔH za vyššího tlaku a teploty
  3) z obou stanovených teplot tání
  a výsledky porovnejte