Termodinâmica estatística de líquidos com o método de Monte Carlo. I. Metodologia

Statistical mechanics Monte Carlo simulation is reviewed as a formalism to study thermodynamic properties of liquids. Considering the importance of free energy changes in chemical processes, the thermodynamic perturbation theory implemented in the Monte Carlo method is discussed. The representation of molecular interaction by the Lennard-Jones and Coulomb potential functions is also discussed. Charges derived from quantum molecular electrostatic potential are also discussed as an useful methodology to generate an adequate set of partial charges to be used in liquid simulation.

Termodinâmica estatística de líquidos com o método de Monte Carlo. II. O líquido clorofórmio

Thermodynamic properties and radial distribution functions for liquid chloroform were calculated using the Monte Carlo method implemented with Metropolis algorithm in the NpT ensemble at 298 K and 1 atm. A five site model was developed to represent the chloroform molecules. A force field composed by Lennard-Jones and Coulomb potential functions was used to calculate the intermolecular energy. The partial charges needed to represent the Coulombic interactions were obtained from quantum chemical ab initio calculations. The Lennard-Jones parameters were adjusted to reproduce experimental values for density and enthalpy of vaporization for pure liquid. All thermodynamic results are in excelent agreement with experimental data. The correlation functions calculated are in good accordance with theoretical results avaliable in the literature. The free energy for solvating one chloroform molecule into its own liquid at 298 K and 1 atm was computed as an additional test of the potential model. The result obtained compares well with the experimental value. The medium effects on cis/trans convertion of a hypotetical solute in water TIP4P and chloroform solvents were also accomplished. The results obtained from this investigation are in agreement with estimates of the continuous theory of solvation.

Conceitos e técnicas da mecânica estatística e termodinâmica aplicados ao estudo dos grafos aleatórios

This dissertation briefly presents the random graphs and the main quantities calculated from them. At the same time, basic thermodynamics quantities such as energy and temperature are associated with some of their characteristics. Approaches commonly used in Statistical Mechanics are employed and rules that describe a time evolution for the graphs are proposed in order to study their ergodicity and a possible thermal equilibrium between them

Fundamentação cinética da estatística não gaussiana : efeitos em politrópicas

Considering a non-relativistic ideal gas, the standard foundations of kinetic theory are investigated in the context of non-gaussian statistical mechanics introduced by Kaniadakis. The new formalism is based on the generalization of the Boltzmann H-theorem and the deduction of Maxwells statistical distribution. The calculated power law distribution is parameterized through a parameter measuring the degree of non-gaussianity. In the limit = 0, the theory of gaussian Maxwell-Boltzmann distribution is recovered. Two physical applications of the non-gaussian effects have been considered. The first one, the -Doppler broadening of spectral lines from an excited gas is obtained from analytical expressions. The second one, a mathematical relationship between the entropic index and the stellar polytropic index is shown by using the thermodynamic formulation for self-gravitational systems

Termodinâmica de um gás de fótons no contexto de eletrodinâmicas não-lineares

The objective of this dissertation is the development of a general formalism to analyze the thermodynamical properties of a photon gas under the context of nonlinear electrodynamics (NLED). To this end it is obtained, through the systematic analysis of Maxwell s electromagnetism (EM) properties, the general dependence of the Lagrangian that describes this kind of theories. From this Lagrangian and in the background of classical field theory, we derive the general dispersion relation that photons must obey in terms of a background field and the NLED properties. It is important to note that, in order to achieve this result, an aproximation has been made in order to allow the separation of the total electromagnetic field into a strong background electromagnetic field and a perturbation. Once the dispersion relation is in hand, the usual Bose-Einstein statistical procedure is followed through which the thermodynamical properties, energy density and pressure relations are obtained. An important result of this work is the fact that equation of state remains identical to the one obtained under EM. Then, two examples are made where the thermodynamic properties are explicitly derived in the context of two NLED, Born-Infelds and a quadratic approximation. The choice of the first one is due to the vast appearance in literature and, the second one, because it is a first order approximation of a large class of NLED. Ultimately, both are chosen because of their simplicity. Finally, the results are compared to EM and interpreted, suggesting possible tests to verify the internal consistency of NLED and motivating further developement into the formalism s quantum case

Termodinâmica do enovelamento de cadeias heteropoliméricas através do algoritmo de Wang-Landau

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estatística aplicada à química: dez dúvidas comuns

Ten common doubts of chemistry students and professionals about their statistical applications are discussed. The use of the N-1 denominator instead of N is described for the standard deviation. The statistical meaning of the denominators of the root mean square error of calibration (RMSEC) and root mean square error of validation (RMSEV) are given for researchers using multivariate calibration methods. The reason why scientists and engineers use the average instead of the median is explained. Several problematic aspects about regression and correlation are treated. The popular use of triplicate experiments in teaching and research laboratories is seen to have its origin in statistical confidence intervals. Nonparametric statistics and bootstrapping methods round out the discussion.

A segunda lei da termodinâmica

Considering intrinsic characteristics of the system exclusively, both statistical and information theory interpretations of the second law are used to provide more comprehensive meanings for the concepts of entropy, temperature, and Helmholtz and Gibbs energies. The coherence of Clausius inequality to these concepts is emphasized. The aim of this work is to re-discuss the second law of thermodynamics in accordance to homogeneous processes thermodynamics, a temporal science which is the very special oversimplification of continuum mechanics for spatially constant intensive properties.

Uma teoria termodinâmica para brisas: teste utilizando simulações numéricas

O objetivo deste trabalho foi testar uma teoria termodinâmica em brisas marítimas-terrestres acopladas com brisas de vale-montanha através de simulações numéricas tridimensionais em uma região da costa leste do Nordeste Brasileiro, considerando a presença e a ausência da topografia. Embora o contraste de temperatura entre as superfícies seja importante na formação da brisa, a eficiência termodinâmica é fundamental na determinação da sua intensidade. Tem-se que a inclinação faz com que a diferença de pressão entre dois pontos fique maior durante o dia e menor durante a noite contribuindo para a formação de brisas marítimas mais intensas e de brisas terrestres menos intensas, respectivamente. A máxima queda de pressão ocorre por volta de três horas antes da máxima intensidade da brisa. Isso porque grande parte da energia disponibilizada para as circulações é gasta para vencer dissipação, principalmente, no período diurno, quando esses processos são realmente efetivos. Do ponto de vista puramente termodinâmico a inclinação da montanha atua para intensificar a brisa durante o dia e para enfraquecê-la durante a noite.

Uso de alguns estimadores ridge na análise estatística de experimentos em entomologia

Inúmeros experimentos em ciências agrárias apresentam variáveis que podem dar origem a problemas de multicolinearidade. Em se tratando da aplicabilidade de modelos de regressão, o problema da multicolinearidade tem como principal consequência o inflacionamento dos erros padrão e, com isso, o valor da estatística t-student é reduzido de tal forma que interfere nos resultados inferenciais. Várias medidas são propostas, na literatura, para resolver o problema de multicolinearidade. Entretanto, o desempenho dessas medidas está sujeito ao grau de multicolinearidade que as variáveis poderão apresentar, bem como ao tamanho amostral. Frente a este problema, este trabalho tem por objetivo avaliar alguns estimadores ridge, utilizando simulação Monte Carlo, bem como, apresentar a aplicação desses estimadores em um experimento, com dados reais, na área de entomologia. Mediante esta aplicação, os resultados expressivos alcançados foram obtidos em função da eficiência dos estimadores ridge avaliados, em relação ao estimador de mínimos quadrados. Em se tratando dos resultados computacionais, concluiu-se que estimadores ridge avaliados são recomendáveis, em experimentos que considerem as variáveis com diferentes graus de multicolinearidade, para amostras maiores do que n=50.

O problema dos dados de estatística vital, sobretudo os dos óbitos e nascimentos vivos, no município de São Paulo: sugestões para a sua solução

Após caracterizar a importância dos dados de estatística vital em Saúde Pública, quando esta planeja, executa e avalia suas atividades assistenciais e sanitárias, são feitos comentários sôbre êstes dados no município de São Paulo, demonstrando que êsses dados devem ser coletados, apurados e analisados segundo o critério sanitário. Sòmente assim poderão ser integralmente úteis às autoridades sanitárias. Isto não ocorre no município em tela. Portanto, sugere-se que no futuro as autoridades passem a colher esses dados segundo aquêle critério; e, para isso, propõe-se, em virtude das razões apontadas no decorrer do trabalho, que o Serviço de Centros de Saúde da Capital venha a se encarregar desse mister, para o que, aliás, já foram tomadas as primeiras providências.

A evolução da estatística de saúde na Bahia, 1967-1971

São discutidas as finalidades da estatística vital em face da administração e do planejamento de saúde. É descrita a evolução do processamento de dados de estatística vital na Bahia e as modificações que foram introduzidas com a Reforma Administrativa promulgada em 1966. Os resultados positivos dessas transformações são analisados em detalhe, concluindo-se que as modificações introduzidas resultaram na produção de dados estatísticos de maior valia para a administração e o planejamento da Saúde no Estado.

Atividades dos setores de epidemiologia e estatística no Centro de Saúde

São analisadas as atividades dos setores de epidemiologia e estatística no centro de saúde. As atividades de epidemiologia têm como objetivo geral caracterizar as doenças e problemas de saúde da região. As de estatística fornecem os dados necessários aos diversos setores do centro de saúde, incluindo-se os de epidemiologia e administração. São feitas sugestões para correção quantitativa e qualitativa dos dados obtidos. Algumas considerações são feitas sobre a possibilidade de aproveitamento dos setores de epidemiologia e estatística para ensino e treinamento.