The significant structure theory of liquids has been successfully applied to liquid gallium. The volume and temperature dependence of the solid-like structure has been properly taken into account in calculations of the thermodynamic and transport properties of liquid gallium.
In this study, we have assumed that two structures exist simultaneously in liquid gallium. One is considered as loosely close packed structure, and the other is the remainder of solid lattice. This two-structural model is introduced to construct the liquid partition function. Using this partition function, the thermodynamic and transport properties of liquid gallium are calculated over a wide temperature range. The calculated results are quite satisfactory when compared with the experimental data.
특성구조의 액체론(significant structure theory of liquids)을 액체 갈륨(gallium)에 적용시켜서 이의 열역학적인 성질 및 전달성질을 구하였다.
먼저 액체 갈륨에는 두 가지 구조가 동시에 존재한다고 가정하였다. 즉 대부분의 원자들은 β-Ga의 short range order를 가지는 비교적 느슨한 close packing structure를 이루며, 나머지 원자들은 특이한 open structure인 α-Ga의 short range order를 가지는 구조를 이루고 있으며, 이들 사이에는 평형상태가 존재한다고 가정하였다. 또한 온도를 증가시킴에 따라 α-Ga-like 구조를 이루는 원자들의 수는 점점 줄어들고, β-Ga-like 구조는 보통 액체의 구조에 보다 더 가까워진다고 생각하였다. 이러한 액체 구조에 대한 모델에 입각하여 액체 갈륨의 분배함수를 수립하였다.
이 분배함수로 부터 열역학적인 관계식을 사용하여 부피, 압력, 엔트로피, 열용량, 열팽창계수 및 압축율을 계산하였다. 모든 계산은 400˚K에서 계산된 끓는점인 2,616.6˚K 까지 행하였다. 여기서 매우 긴 액체 영역을 다루었으므로, solid-like 원자들의 부피에 대한 온도의 영향을 고려하였고, 아울러 승화에너지와 Einstein 특성 온도도 부피의 함수로 표시하였다. 열역학적인 성질 외에 전달성질, 즉 점도와 자체확산계수도 계산하였다. 모든 계산치는 실험치와 정상적으로나 정량적으로 매우 잘 일치하였다.
