Moleküler kristallerin erime teorisi katı-katı, katı-sıvı ve sıvı kristal faz geçişleri
A theory of melting of molecular crystals: Solid-solid, solid-liquid and liquid crystalline phase transitions
Yazar: ŞÜKRÜ ÖZGAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1992
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Erime teorisi = Melting theory ; Faz geçişleri = Phase transitions ; Moleküler kristaller = Molecular crystals

Özet:
-V- ÖZET MOLEKÜLER KRÎ STALLERİ N ERÎ ME TEORÎ Sî : KATI-XATI, KATI-SIVI VE SIVI KRİSTAL FAZ GEÇİŞLERİ S. ÜZGAN Lennard- Jones ve Devonshire ' nin asal gaz kristallerin erime teorisinden geliştirilmiş olan Pople ve Karasz'ın moleküler kristallerin erime teorisi, üçüncü bir enerji parametresi W" kullanılarak geliştirildi. Bu geliştirme aşağıdaki şekilde yapıldı : önceki itme enerjisi W iki kısma bolündü; birisi farklı örgü ve aynı yönelimi erdeki moleküller arasındaki etkileşme, yine W ile gösterildi ve ikincisi farklı örgü ve yönelimlerdeki moleküller arasındaki etkileşmedir ki W" ile gösterildi. W", önceki W ve yeni tanımlanan ¥ enerji parametrelerine düzeltme parametreli aritmetik ortalama kullanılarak bağlandı. Modelin denge davranışı en düşük dereceli kümesel değişim metoduyla incelendi. Model plastik ve aynı zamanda sıvı kristallere uygulanacağından, plastik ve sıvı kristallerin bazı temel özellikleri verildi. Konum ve yönelim düzeni parametrelerinin sıcaklıkla.-VI- değişimleri, cifti enim oran sabiti v 'nün bir; ok değerleri için incelendi. Basınç altında, katı -katı, erime ve sıvı kristal faz geçişleri termodinamiği incelendi, v < 0.331 için, katı - katı geçişi takiben erime gelişi; 0.331 < v < 1.115 için, tek geçiş (erime) ve v > 1.115 için, katı- nematiği takiben nematik-izotropik sıvı gelişleri elde edildi. Bütün geçişler birinci dereceden, fakat sadece v< 0.25 değerleri için katı -katı gelişleri ikinci derecedendir. Modelin öngördüğü sayısal sonuçlar, bazı deneysel ve teorik sonuçlar ile karşılaştırıldı ve çok iyi uyum bulundu, özellikle, azot ve metan 'in faz diyagramlarında, katı -katı ve erime geçişleri için, W" enerji parametresi sebebiyle, uyum Pople ve Karasz modelinden çok daha iyidir. Yine model, katı -nematik, nematik-izotropik sıvı geçişleri entropi ve bacım değişimlerinde ve bu geçiş sıcaklıklarında yönelim düzen parametresi, deneyler ve Chandrasekhar ve arkadaşlarının teorisi ile iyi uyum içerisindedir.

Abstract:
-VII- ABSTRACT A THEORY OF MELTING OF MOLECULAR CRYSTALS : SOLID-SOLID, SOLID-LIQUID AND LIQUID CRYSTALLINE PHASE TRANSITIONS $. Ö ZGAN The Pople and Karasz theory of melting of molecular crys tals which is based on the theory of melting of inert gas crystals by Lennard - Jones and Devonshire, is extended using the third energy parameter, W". The extention is done as follows: the previous repulsive energy parameter W is devided into two parts, one is the interaction between molecules which are oh the different sites with same orien tations, called again ¥ and the second is the interaction between molecules which are on the different sites and also different orientations, namely W". W" is combined with the previous W and new W energy parameters by the arithmetic mean including adjustable parameter. The equilibrium behav ior of the model are studied with the lowest approximation of the cluster variation method.-VIII- Since the model can be applied plastic as well as liquid crystals, some basic properties of plastic and liquid crys tals are giyen. Thermal variations of the positional and orientational order parameters for several values of the ratio of coupling constant v are investigated. The thermodynamics of solid-solid, melting and liquid crys talline phase transitions are studied under the pressure. It is found that: for v < 0.331, solid-solid ratational transition preceding the melting transition; for 0.33K v < 1.115, single transition (melting) and v > 1.115, solid - nematic transition preceding nematic-isotropic liquid tran sition. All transitions are the first order but only solid- solid transitions for v < 0.25 are the second order. The quantitative prediction of the model are compared with some experimental as well as theoretical results and found very good agreement. Especially, the agreement is much better than the Pople and Kar as z model for solid-solid and melting transitions as well as phase diagrams of nitrogen and methane, due to the W" energy parameter* The model also gave good agreement with the experiments and the Chandrasekhar et al. theory on solid - nematic, nematic - isotropic liquid transitions and the orientation order parameter at transition temperatures.