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J. Phys. I France
Volume 4, Numéro 1, January 1994
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| Page(s) | 29 - 46 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jp1:1994119 | |
J. Phys. I France 4 (1994) 29-46
Surface tension and interface fluctuations in immiscible lattice gases
Christopher Adler1, Dominique d'Humières2 and Daniel H. Rothman21 Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, U.S.A.
2 Laboratoire de Physique Statistique, C.N.R.S., École Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris, France
(Received 3 August 1993, accepted 8 October 1993)
Abstract
Using a Boltzmann approximation, we calculate the surface
tension as a function of population density in a momentum-conserving
lattice-gas model of immiscible fluids in two dimensions. The calculation,
which predicts that the surface tension vanishes below a critical density,
is compared to measurements made from simulations of flat interfaces and
bubbles; the fit of theory to data is qualitatively good. Equilibrium
fluctuations of flat interfaces are also studied. The fluctuations are
empirically observed to be classical, decaying like the inverse square
of wavenumber and obeying qualitatively the equipartition of surface energy.
Résumé
À partir de l'approximation de Boltzmann, nous calculons
la tension superficielle en fonction de la densité pour un modèle de gaz
sur réseau décrivant à deux dimensions des fluides immiscibles avec
conservation de l'impulsion. Les résultats des calculs, qui prédisent
que la tension de surface disparaît en dessous d'une densité critique,
sont comparés aux mesures faites à partir de la simulation d'interfaces
planes et de bulles; l'accord entre la théorie et les données est
qualitativement bon. Les fluctuations à l'équilibre d'une interface
plane sont aussi étudiées. Empiriquement, les fluctuations observées
se comportent de manière classique, décroissant comme l'inverse du
carré du vecteur d'onde et suivant qualitativement une relation
d'équipartition de l'énergie de surface.
© Les Editions de Physique 1994