The significant structure theory of liquids and the Bragg-Williams approximation of phase transition have been applied to the system of p-azoxyanisole (PAA, 4,4' - dimethoxyazoxybenzene) which exhibits liquid crystal phase of the nematic type.
Considering the dual properties of the nematic p-azoxyanisole we have constructed the partition function of the nematic p-azoxyanisole as the product of two terms, that is, $f_{L.C.}=f_{bgd}ㆍf_{conf}$. The term $f_{bgd}$ which can be obtained from the significant structure theory of liquids gives backgrounds of all thermodynamic properties of p-azoxyanisole. To obtain this term it has been assumed that the solid-like molecule has five-degree Einstein oscillators and rotates one-dimensionally having the field interaction effect. And the gas-like molecule which has also the field interaction effect rotates three-dimensionally.
The term f conf which gives an explanation about the characteristics of phase transition is obtained using the Bragg-Williams approximation described by a single long-range order parameter. Another assumption which is used to obtain the order parameter is that the dipole of the nematic p-azoxyanisole molecule has only two states of up and down directions.
In the isotropic range of PAA, it is assumed that there is no contribution from the $f_{conf}$. and no restriction such as the field interaction effect in $f_{bgd}$.
Using these concepts, all thermodynamic properties of PAA are calculated in the temperature range of the anisotropic and isotropic phases. The calculated results of the molar volume, the vapor pressure, the heat capacity at constant pressure, the heat capacity at constant pressure, the thermal expansion coefficient, the compressibility, and the surface tension, etc. are compared with the experimental results. The agreement between the theory and experiment is satisfactory.
p-Azoxyanisole(PAA) 은 온도범위에 따라서 Nematic 형태의 액정상태와 정상적인 액체상을 갖는다. 이러한 액정화합물의 모든 열역학적 성질을 액체이론 (Significant Structure Theory of Liquids)과 상의 전이(Phase Transition)에 대한 Bragg-Williams 근사를 사용하여 이론적으로 계산하였다.
액정상태의 PAA 에 대한 분배함수는 액정의 이중성을 고려할때 다음처럼 쓸 수 있다. $f_{L.C.} = f_{bgd} ㆍ f_{conf}$
액체이론으로부터 얻을 수 있는 분배함수, $f_{bgd}$ 는 PAA 의 열역학적 성질을 설명해주지만 상의 전이의 특성에 대해서는 또 하나의 분배함수 가 필요하다. 이것이 $f_{conf.}$ 이다. $f_{bgd.}$ 에는 다섯개의 자유도를 갖는 Einstein 진동자가 포함되어있고, 분자쌍극자의 배열에 의해 생기는 전기장의 상호작용에 의한 영향이 회전운동에 대한 분배함수에 고려되어 있다. 그리고 Bragg-Williams 근사로부터 얻을 수 있는 $f_{conf.}$ 는 질서도에 대한 하나의 매개변수로 표시되는데 이것은 분자의 쌍극자가 위, 아래의 두방향으로만 있다고 하여 얻은 것이다.
등방성 액체상의 PAA 에 대한 분배함수는 간단하게 $f_{bgd.}$ 로만 주어진다. 왜냐하면 쌍극자의 배열상태를 고려한 $f_{conf.}$ 로 부터의 기여도가 없기 때문이다. 뿐만 아니라 비등방성 PAA 에서 고려되었던 상호작용의 영향도 없어지게 된다.
이러한 개념을 사용하여 열역학적 성질의 계산이 액정상에서 부터 등방성 액체에 이르는 온도범위에 대하여 이루어졌다. 부피, 증기압, 정압비열, 열팽창계수, 압축률, 표면장력등 에 대한 계산결과가 실험치와 비교되었으며, 만족할만한 일치를 볼 수 있었다.
