O pacote LAMMPS como uma ferramenta para o ensino de transição de fases

Abstract

A interpretação e descrição dos fenômenos naturais, intrínseca à Ciência, demanda abstração conceitual, utilizando observações e construções teóricas. Conceitos como átomos e moléculas, junto a equações matemáticas, foram desenvolvidos para descrever interações e evolução temporal das propriedades naturais. A análise criteriosa desses modelos, considerando parâmetros termodinâmicos, viabiliza a investigação de fenômenos complexos. Ferramentas computacionais, como a Dinâmica Molecular, permitem modelar sistemas atômico-moleculares, auxiliando na compreensão das transformações da matéria. O potencial de Lennard Jones, um modelo isotrópico proposto nos anos 1920, é eficaz na descrição termodinâmica de fluidos simples. Neste trabalho, revisaremos este modelo para construir o diagrama de fases da temperatura versus densidade ( T × ρ) usando simulações de Dinâmica Molecular com o LAMMPS, disponível gratuitamente online. Obteremos a temperatura e densidade críticas, assim como a região de coexistência das fases líquida e vapor. Isso proporcionará aos professores de física, em todos os níveis educacionais, uma abordagem computacional simples para ensinar sobre transições de fase.

Keywords

• Termodinâmica
• Diagrama de Fases
• Dinâmica Molecular
• Lennard-Jones