McMillan-Mayer theory of solutions revisited: Simplifications and extensions
Notice bibliographique
Résumé
McMillan and Mayer (MM) proved two remarkable theorems in their paper on the equilibrium statistical mechanics of liquid solutions. They first showed that the grand canonical partition function for a solution can be reduced to one with an effectively solute-only form, by integrating out the solvent degrees of freedom. The total effective solute potential in the effective solute grand partition function can be decomposed into components which are potentials of mean force for isolated groups of one, two, three, etc., solute molecules. Second, from the first result, now assuming low solute concentration, MM derived an expansion for the osmotic pressure in powers of the solute concentration, in complete analogy with the virial expansion of gas pressure in powers of the density at low density. The molecular expressions found for the osmotic virial coefficients have exactly the same form as the corresponding gas virial coefficients, with potentials of mean force replacing vacuum potentials. In this paper, we restrict ourselves to binary liquid solutions with solute species A and solvent species B and do three things: (a) By working with a semi-grand canonical ensemble (grand with respect to solvent only) instead of the grand canonical ensemble used by MM, and avoiding graphical methods, we have greatly simplified the derivation of the first MM result, (b) by using a simple nongraphical method developed by van Kampen for gases, we have greatly simplified the derivation of the second MM result, i.e., the osmotic pressure virial expansion; as a by-product, we show the precise relation between MM theory and Widom potential distribution theory, and (c) we have extended MM theory by deriving virial expansions for other solution properties such as the enthalpy of mixing. The latter expansion is proving useful in analyzing ongoing isothermal titration calorimetry experiments with which we are involved. For the enthalpy virial expansion, we have also changed independent variables from semi-grand canonical, i.e., fixed {N(A), μ(B), V, T}, to those relevant to the experiment, i.e., fixed {N(A), N(B), p, T}, where μ denotes chemical potential, N the number of molecules, V the volume, p the pressure, and T the temperature.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,004 |
| Communication savante | 0,002 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».