Stanovte pro 2D kapalinu implementovanou v SIMOLANTu povrchové napětí a mezifázové napětí kapalina–zeď (vyzkoušejte přitažlivou i odpudivou zeď). Zobrazte a okomentujte hustotní profily.

SIMOLANT viz https://old.vscht.cz/fch/software/simolant/index-cz.html

„Povrchové napětí“ ve 2D je má rozměr J/m = N. (SIMOLANT ovšem používá bezrozměrné jednotky.)

0)
Nastartujte SIMOLANT a zvolte:
  menu: [File] → [include Density functions]
  panel dole: "simulation speed" na maximum
  panel dole: "measurement block" na maximum

1)
menu: [Prepare system] → [Horizontal slab]
Doporučená teplota je 0.55, počet částic 300 – nemusíte (zatím) měnit.
(Chcete-li měnit N, bude asi potřeba zopakovat [Prepare system] → [Horizontal slab].)

Nechte ustálit, stiskněte Record a simulujte aspoň 50 cyklů (modré n=) a uložte. V souboru simolant.txt najdete jak termodynamické veličiny, tak hustotní profil.
- Najděte hodnotu povrchového napětí γ vč. odhadu nejistoty.
- Nakreslete hustotní profil.
- Jaká je hustota kapaliny ve středu vrstvy?
- Poznamenejte si i tlaky v obou směrech; Pyy lze interpretovat jako tlak plynu nad kapalinou.

2)
Opakujte bod 1) pro vyšší a nižší teplotu (zadejte příkaz např. "T=0.6" v políčku cmd:}, pokud to půjde – za vyšší teploty se vrstva rozbije či vypaří, za nízké zkrystalizuje. Nakreslete graf závislosti povrchového napětí na teplotě.

3a)
menu: [Boundary conditions] → [Slit (x-periodic,y-walls)]
(červené zdi jsou odpudivé)
menu: Molecular dynamics NPT (Berendsen)
- Nastavte teplotu opět na T=0.55.
- Zvolte tlak P=0.1 (to je průměrný tlak obou složek Pxx a Pyy), nechte ustálit a opět spočtěte stejné veličiny.
- Opakujte pro P=0.2.

3b)
Vpravo uprostřed ve vnitřním panelu Walls přepněte zdi na přitažlivé a vše přepočtěte pro P=0 a P=0.1

3c)
- Porovnejte hustotní profily a hustoty uprostřed vrstvy a okomentujte z hlediska struktury.
- Porovnejte tlaky a povrchová napětí. Diskutujte smysl γ pro simulace se zdmi.

TEORIE:
Ve 3D pro "slab-geometrii" (1 vrstva kapaliny se dvěma povrchy kolmá k ose z) platí pro povrchové napětí:
    γ = (2 Pzz − Pxx − Pyy)*Lz/4
kde Lz je velikost simulační buňky ve směru osy z a Pzz,Pyy,Pzz jsou diagonální složky tenzoru tlaku.

Ve 2D je obdobně (vrstva je kolmá k ose y):
    γ = (Pyy – Pxx)*Ly/2