Discrete Thermodynamics of Chemical Equilibria
本文阐述了全面的基础离散热力学化学平衡（DTD），作者在过去的十年中发展，并在一系列出版物中传播。基于不可逆热力学的线性方程组、De Donder的热力学力定义和Le Chatelier原理，DTD提出了化学平衡的概念，即化学体系内外热力学力的平衡。DTD的基本表达式是一个逻辑图，它将系统中化学转化的能量特征、与真实热力学平衡的偏差以及导致该偏差的热力学力的总和联系在一起。系统偏离热力学平衡是该理论的主要变量。基本映射的解定义了化学系统的状态域，包括具有四个区域的分叉图，从真正的热力学平衡到混沌，对化学系统具有特定的独特意义。该理论源于目前公认的化学热力学的思想，并将经典和当代化学平衡热力学结合成一个独特的概念。DTD为理解和分析化学体系中的平衡提供了新的机会。论文中包含的一些新结果以前从未发表过。
2008-08-04 physics.chem-ph
Chemical Reactions under Nanoconfinement: Unravelling Equilibrium Constant Equations
在统计力学和理想气体模型的框架下，导出了几种纳米约束元素双分子反应的平衡常数微分方程。ECDE补充了用于宏观系统的著名的平衡常数常方程。数值或解析求解ECDE可以计算平均反应程度及其方差和偏度。这种原始的理论计算方法填补了纳米化学平衡研究中的空白，为直接使用规范分配函数的推导提供了一致和方便的替代方案。后者随着分子数量的增加而变得更加复杂和耗时，而基于ECDE的计算对于小的以及大量的纳米限制的反应分子同样有效。这里介绍的ECDE方法证实了一个完整的协议与分区函数计算。此外，新的方法被应用到nanoconfined吸附。
2020-07-14 physics.chem-ph
Diffusion approximations to the chemical master equation only have a consistent stochastic thermodynamics at chemical equilibrium
随机热力学的稀释，充分搅拌混合物的化学反应物种是建立在随机轨迹的反应事件从化学主方程。然而，当分子群体很大时，离散的化学主方程可以用连续扩散过程近似，如化学朗之万方程或低噪声近似。在本文中，我们调查在何种程度上这些扩散近似继承随机热力学的化学主方程。我们发现，一个随机热力学描述是唯一有效的，在一个详细的平衡，平衡稳态。远离平衡，那里没有一致的随机热力学，我们表明，人们仍然可以使用的扩散解决方案来近似的化学主方程的基本热力学。
2015-07-24 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Equilibrium relationships for non-equilibrium chemical dependencies
与一般观点相反，它表明，平衡常数确定的特定比例的浓度的可逆一级反应的任何系统的时间依赖性行为。事实上，某些特殊的比率实际上在任何时刻都与平衡常数相一致。这是建立间歇式反应器，类似的关系保持稳态活塞流反应器，停留时间取代天文时间。这种关系可以称为化学动力学的时间不变量。
2010-07-27 math-ph math.MP physics.chem-ph
Chemical equilibrium under vibrational strong coupling
本研究提出光学微腔中的化学平衡理论，揭示振动强耦合下极化激元对化学平衡的调控机制及影响因素，为微腔调控化学平衡提供理论基础。
2023-04-30 physics.chem-ph physics.optics
Steepest-entropy-ascent quantum thermodynamic framework for describing the non-equilibrium behavior of a chemically reactive system at an atomistic level
最陡熵上升量子热力学（SEAQT）提供了一个描述任何层次上的非平衡现象的一般框架，特别是原子层次。这个理论及其动力学假设在这里被用来发展一个一般的数学框架，特别是在原子水平上，可以用来预测一个封闭的，化学反应混合物状态下的非平衡演化，比如这里所研究的，即，氢（H2）和氟（F）的混合物，其容纳在固定体积的隔离罐中。然而，所提供的一般框架是针对受多种反应机制影响的反应系统而编写的。为了预测这种状态的演变，能量和粒子数本征值问题的稀气体的成立和解决解析。壁面和非理想气体的行为效应被忽略，虽然扩展到稠密气体是直接的，但留给未来的论文。将得到的系统能级和粒子数本征值和本征态用于SEAQT的非线性运动方程，确定系统热力学状态的时间演化，从而有效地描述了反应的动力学过程和系统向稳定平衡态的弛豫过程.然后将预测的时间演变与在近平衡极限中使用的标准详细动力学模型的结果进行比较，以提取SEAQT运动方程所需的单个时间常数。
2016-01-16 physics.chem-ph
Non-equilibrium wet-dry cycling acts as a catalyst for chemical reactions
针对干湿循环改变化学过程的机制不明问题，研究构建非平衡非稀释化学反应理论框架，发现循环频率存在共振效应可最大化化学转化并筛选反应，为前生命化学演化提供潜在机制。
2023-12-15 physics.bio-ph physics.chem-ph
Equation of State of Chemical System: From True Equilibrium to True Chaos
本文介绍了对最近提出的化学体系平衡的基本热力学方程的解的初步研究结果，重点是混沌行为。这个方程的经典部分在前面的一系列论文中已经研究过了。本文讨论了一维Logistic映射与方程的非经典（混沌）项之间的相似性，从而引出了这一问题。本文的工作结果使我们能够评估区域的开放平衡属于正规吸引子的盆地，导致平凡的解决方案与真正的热力学平衡的零偏差，然后找到第一个分支阈值作为一个极限的开放平衡和经典区域的极限。的基本方程的特点进行了讨论方面的混沌和热力学温度的相对值。所得结果促使我们把新理论的基本方程看作是化学体系的通用状态方程。
2002-09-20 nlin.CD physics.chem-ph
Enzyme as Maxwell's Demon: Steady-state Deviation from Chemical Equilibrium by Enhanced Enzyme Diffusion
本文通过数值与解析方法证明，具有增强酶扩散（EED）的酶可利用扩散增强作为催化记忆，充当麦克斯韦妖，使稳态化学浓度偏离平衡，并揭示了该过程的条件及其在细胞系统中的功能意义。
2025-07-17 physics.bio-ph physics.chem-ph
Reversible Diffusion-Limited Reactions: "Chemical Equilibrium" State and the Law of Mass Action Revisited
经典化学动力学的两个基本概念的有效性-“化学平衡”的概念和“质量作用定律”-被重新检查可逆\textit{diffusion-limited}反应（DLR），在这里举例说明的缔合/解离$A+A \rightleftharpoons B$反应。我们考虑一个长程反应的一般模型，使得任何一对$A$粒子，以距离$μ$分开，可能以概率$ω_+(μ)$反应，并且任何$B$可能以概率$ω_-(λ)$解离成一对成对的$A$，以距离$λ$分开。在一个精确的分析方法，我们表明，在$t = \infty$可逆DLR达到的渐近状态一般是\textit{not a true thermodynamic equilibrium}，而是一个非平衡稳态，质量作用定律是无效的。当$ω_+(μ) \equiv ω_-(μ)$对于$μ$的任何值时，经典图片在物理上不现实的情况下保持\text{only}。
2004-03-23 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Ultra-Fast Reactive Transport Simulations When Chemical Reactions Meet Machine Learning: Chemical Equilibrium
在反应输运建模过程中，与化学反应计算相关的计算成本通常比输运计算高10-100倍。这些成本中的大部分来自化学平衡计算，该计算在模拟的每个网格单元和每个时间步骤中至少执行一次。计算化学平衡是一个迭代过程，其中每次迭代通常在计算上是如此昂贵，以至于即使每次计算都收敛在单个迭代中，所产生的加速也不会显着。因此，而不是提出一个快速收敛的数值方法来解决化学平衡方程，我们提出了一种机器学习方法，使新的平衡态，以快速和准确地估计，每当以前的平衡计算具有类似的输入条件已经执行。我们展示了这种智能化学平衡方法在反应性输运建模示例中的使用，并表明即使在早期模拟时间，所有平衡计算的大部分都可以快速预测，并且经过一些时间步骤，机器学习加速的化学求解器已经完全训练，可以快速执行所有后续平衡计算，从而加速近两个数量级。我们注意到，我们的新的按需机器学习方法可以应用于任何情况下，其中大量的顺序/并行评估的计算昂贵的功能$f$需要完成，$y=f(x)$。我们注意到，与传统的机器学习算法相比，我们的按需训练方法在实际模拟开始之前不需要基于学习的训练阶段。然而，所引入的按需训练方案需要一阶导数$\partial f/\partial x$用于稍后的智能预测。
2017-08-16 math.OC physics.chem-ph physics.flu-dyn
On the Origin of Ground-State Vacuum-Field Catalysis: Equilibrium Consideration
最近的实验表明，振动强耦合（VSC）可以显着修改基态化学反应和它们的速率，即使没有外部泵浦。这种“真空场催化”的内在机制在很大程度上仍不清楚。一般来说，基态电子态中的热反应的改变可以由平衡或非平衡效应引起。前者与化学反应速率的过渡态理论所表示的反应物平衡分布的修改有关，而后者则源于到达和离开过渡构型的动力学。在这里，我们研究的VSC效应在腔环境中的化学速率计算的过渡态理论。我们的方法是检查耦合到腔模式（S）上的潜在的平均力（PMF）与反应坐标的影响。在经典核和经典光子的背景下，我们发现，虽然保偏光纤可以受到腔环境的影响，这种影响是可以忽略不计的通常用于检查VSC的情况下的腔。
2020-05-06 physics.chem-ph
Molecular finite-size effects in stochastic models of equilibrium chemical systems
反应扩散主方程（RDME）是理解随机和空间化学动力学的标准建模方法。一个固有的假设是分子是点状的。在这里，我们介绍了拥挤的反应扩散主方程（cRDME），它考虑到体积排阻效应的随机动力学由于有限的分子半径。我们得到一个精确的封闭形式的解决方案的RDME和cRDME的一般化学系统在平衡条件下。两种溶液之间的差异随着分子直径与隔室长度尺度的比率而增加。我们发现，分子拥挤的增加可以（i）导致偏离经典的平方根反比定律的噪声强度;（ii）翻转的概率分布的偏度从右向左倾斜;（iii）移动的双分子反应的平衡，使更多的产品分子形成;（iv）强烈调制的Fano因子和变异系数。这些拥挤引起的影响被发现是特别明显的化学物种不参与化学守恒laws.Finally，我们表明，使用vRDME得到的统计数据是在良好的协议与布朗动力学与排除体积相互作用。
2016-01-27 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
New Thermodynamic Paradigm of Chemical Equilibria
本文提出了一种新的化学平衡热力学范式，阐述了化学平衡离散热力学（DTd）的综合基础。除了作者过去十年的研究结果外，本文还介绍了DTd的一些新进展。DTd基于Onsager的本构方程，通过作者的热力学亲和力和反应程度，以及Le Chatelier原理，提出了化学平衡的概念，即作用于化学体系的内外热力学力（TdF）的平衡。DTd的基本表达是化学系统热力学状态的逻辑图，它将化学反应的能量特征联系在一起，发生在系统中，系统从“真实”热力学平衡（TdE）转移，并引起转移的外部热力学力。解决方案的基本地图是干草叉分叉图坐标“从TdE -增长因子（或TdF）的转变";点，对应于系统的热力学状态，是居住在其分支。该图具有三个典型的区域：真正的热力学平衡和开放的平衡沿热力学分支之前的阈值，其稳定性，即分岔点，分岔区域的双稳态和混沌振荡点后。解的集合构成了化学系统的状态域。新范式遵循对应原理：在孤立的化学体系中，外部TdF消失，基本图通过热力学亲和势转化为传统的化学平衡表达式。该理论结合在一起的经典和当代热力学的化学平衡在一个独特的概念基础。这篇论文基本上是对早期预印本的DTd基础进行了重新加工和调整，并补充了新的结果。
2011-10-28 physics.chem-ph physics.gen-ph
Dissipation-driven selection in non-equilibrium chemical networks
生命最有可能起源于在非平衡条件下（深海热喷口附近的\textit{e.g.}）发生的过程，选择了在平衡状态下原本不利的物质状态。在这里，我们提出了一个简单的化学网络中，状态的选择是由热梯度的存在下尽可能快地散热的热力学必要性驱动的：参与更快的反应的状态对耗散率贡献最大，并且在非平衡稳态条件下是人口最多的。基于这些结果，我们表明，随着化学网络的复杂性的增加，\textit{velocity}的反应路径导致一个给定的状态决定其选择，从而引起非平凡的本地化现象在状态空间。我们研究的一个副产品是，在存在温度梯度的情况下，根据每个状态的传输特性，不可避免地会出现类似热致发光的行为，从而暗示了对这种有趣但尚未完全理解的现象的可能的微观解释。
2019-12-10 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Does an irreversible chemical cycle support equilibrium?
具有不可逆步骤的循环化学反应网络不可能达到平衡，这显然是由于熵产生率的发散。更深层次的原因似乎是违反了细致平衡条件。在这项工作中，我们将讨论如何调整标准的理论框架，以包括不可逆循环，避免分歧。在适当重新定义力项的情况下，这样的系统也可以达到并维持以熵产生率消失为特征的平衡，尽管没有保持细致平衡。对于可逆和不可逆循环，确定了本制剂与Onsager原始处方的等效性，在后一种情况下进行了一些调整。最小熵产生原理的帮助下，提供了实现真正的平衡的进一步的理由。所有结果都推广到由N个物种组成的不可逆循环。
2013-09-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Universal dynamic scaling in chemical reactions at and away from equilibrium
众所周知，物理动力学粗糙化过程表现出在空间和时间上波动的可观测量的普遍标度。是否有类似的动力学标度定律，是唯一的化学反应机制，可合成和自然发生？在这里，我们制定了两个互补的方法来动态标度的随机波动的热力学观测和远离平衡。解析表达式和数值模拟都证实了我们的动态标度理论及其相关的指数、函数和定律。对常见化学机制的调查揭示了根据所涉及的反应的分子结构、反应容器和外部水库的性质、（非）平衡条件以及反应网络中自催化的程度来组织的类。能够进行化学反馈的耦合反应可以随着实验参数（如温度）的变化而在这些类别之间发生转变，有时会急剧转变。虽然像动态活动这样的路径可观测量具有与时间无关的标度指数，但熵产生和流中的波动可以具有与时间相关的标度指数和自平均特性，这是由于在不可逆过程中出现的时间相关性。总之，这些结果建立了动态的普遍性，在非平衡态波动的热力学观测充分混合的化学反应。
2021-01-05 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Fingerprints of antiaromaticity in the negative ion (Li$_3$Al$_4$)$^-$ via an ab initio quantum-chemical study of the equilibrium structure of the inhomogeneous electron liquid
负离子（Li $_3$ Al $_4$）$^-$中的反芳香性指纹，该物种可通过激光汽化技术实现，通过\emph{ab initio}量子化学研究揭示。首先，该离子的基态平衡几何进行了预测。此外，对于相应的非均匀电子液体，HOMO的特性进行了研究，无论是方形和矩形Al $_4$几何形状的两个低洼异构体的负离子。对Al $_4$构型的几何形状变化没有特别的敏感性。因此，我们计算了理论化学位移（NICS），其中包含显着的反芳香性指纹。至于未来的方向，添加了一些与香农熵相关的评论。
2013-10-31 cond-mat.other physics.chem-ph
Modeling formation and transport of clusters at high temperature and pressure gradients by implying partial chemical equilibrium
RedShift Energy, Inc.（红移能源公司）
本文提出了一种理论方法，用于描述不同大小簇团作为单一物种在气体中的传输，通过局部部分化学平衡假设，推导了有效扩散系数和热扩散系数的解析表达式，并应用于硫化氢在离心等离子-化学反应器中的转化技术。
2026-04-30 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.plasm-ph
How is entropy production rate related to chemical reaction rate?
熵产生率是不可逆热力学中的一个关键量。在这项工作中，我们集中在实现熵产生率在化学反应系统中的实验测量的反应速率。三角形和线性网络都已经研究过了。在适当的外部约束下，它们达到热力学平衡或非平衡稳态。我们已经证明，熵产生率仅在平衡附近与反应速度的平方成正比，而不是任何非平衡定态。这个特征可以作为揭示稳态性质的指导，非常像最小熵产生原理。对这一点也进行了讨论。
2013-10-22 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Geometric description of chemical reactions
我们使用几何热力学的形式主义来描述化学反应的平衡热力学的背景下。任何化学反应在一个封闭的系统中所示的描述由测地线在$2-$维流形，可以解释为平衡空间的反应。我们首先表明，在特定的情况下，只有两个物种的反应对应于两个理想气体或两个范德华气体。然后，我们考虑与任意数量的物种的反应的情况。测地线的初始平衡态由反应的初始条件决定。最后的平衡态，它遵循从反应的热力学分析，示出对应于描述平衡流形的热力学度量的坐标奇异性。
2013-01-02 math-ph math.DG math.MP
Non-equilibrium origin of cavity-induced resonant modifications of chemical reactivities
本文通过三阱势模型与层级运动方程方法，证明光学腔对化学反应速率的共振选择性增强源于腔模与分子振动间的非平衡动力学相互作用，而非平衡性质改变。
2025-07-18 physics.chem-ph physics.optics
Effect of Chemical Composition on Enthalpy of Evaporation and Equilibrium Vapor Pressure
从Clausius-Clapeyron方程出发，推导出二元溶液的蒸发焓、组分浓度和平衡蒸气压之间的关系。组分从溶液和纯液体中蒸发的速率之差D（DH）取决于溶液的化学性质和浓度X。浓度对D（DH）的影响在理想和非理想溶液中表现不同，但总体上D（DH）随第二组分浓度的增加而增加。介绍了一种模型，它认为D（DH）的能量变化的三个连续的阶段的总和：从散装液体进入表面层的分子通道，在界面的外侧上的分子的出口，和以下的解吸到气相。在该模型框架内，蒸发焓的主要贡献来自于近地层的过程。从溶液中的吸附作用改变了表面层相对于本体溶液的化学组成，这在很大程度上决定了理想溶液和非理想溶液的曲线D（DH）=f（X）的形式的差异。
2010-04-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
A Hessian Geometric Structure of Chemical Thermodynamic Systems with Stoichiometric Constraints
建立了描述化学反应网络平衡态的Hessian几何结构。在我们的装置中，不需要理想气体假设和质量作用动力学。利用Hessian结构所固有的Legendre对偶性，导出了平衡态的存在唯一性条件。在弛豫到平衡态的过程中的熵产生可以通过Bregman散度来计算。此外，平衡态的特点是四个不同的最小化问题的分歧，这是从广义勾股定理起源于对偶平坦。对于理想气体的情况下，我们确认，我们的存在性和唯一性条件蕴含的伯奇定理，并表示的熵产生的发散符合广义Kullback-Leibler发散。此外，在质量作用动力学下，我们的一般框架再现了局部细致平衡条件。
2022-08-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Classification of strongly non-hyperbolic critical points of planar second-order chemical reaction systems
University of Oxford（牛津大学）
本文研究平面二阶化学反应系统中强非双曲临界点的动力学行为，证明正平衡点情形下仅存在九类几何等价类，并给出各类示例；若平衡点在原点，则十六类均可实现。
2026-10-06 math.DS physics.chem-ph q-bio.MN
Variational principles in chemical equilibria: Complex chemical systems with interacting subsystems
本文的目的是在新近发展起来的化学平衡离散热力学（DTD）的形式体系中，导出一种修正的化学体系全局平衡条件，即变分原理。在经典方法中，复杂平衡问题是通过最小化系统吉布斯自由能来解决的。DTD要求任何孤立系都包含更小的子实体，这些子实体的平衡是基于内部和外部热力学力的平衡，这些热力学力与它们相反。内力等于各子系统的热力学亲和力，而外力则来源于各子系统之间的相互作用。这些相互作用对母系统吉布斯自由能最小值施加了额外的约束。离散热力学的基本表达式，乘以子系统偏离其“真实”热力学平衡，自然与达朗贝尔原理相同。一个热力学版本的达朗贝尔原理结合从它的热力学版本的虚功原理，使我们能够表达相互作用的约束条件，即所有子系统的热力学亲和力的总和，乘以他们的偏差从他们的“真正的”平衡，必须等于零。复杂化学体系全局平衡条件的修正公式包含了系统吉布斯自由能、与经典形式相同的逻辑约束和由子系统相互作用产生的相互作用约束三项。
2010-10-14 physics.bio-ph physics.chem-ph
An energy interconversion principle applied in reaction dynamics for the determination of equilibrium standard states
涉及化学平衡态的化学理论总是利用统计力学平衡密度分布。本文首先定义了热功变换的概念--热力学相干性，并指出大多数分子键具有上述热功变换性质，将化学键模拟为“离心式热机“。表达式推导出标准吉布斯自由能，焓和熵的键坐标不需要符合非简并玻尔兹曼状态，因为键断裂和形成的过程中，有方向，而平衡分布时，导出的哈密顿量是固定的形式，这是不是使用本地化哈密顿的化学反应的情况。由已知的二聚体反应2A--> A_2的分子动力学模拟经验确定的吉布斯自由能与理论估计相当符合。导出了反应速率与平衡常数及其它动力学参数之间的关系式，并将通常所观察到的反应速率常数与平衡常数之间的线性关系建立在更坚实的理论基础上。这些关系可以包括物理有机化学中广泛使用的Hammett相关性的类似物，以及其他依赖于温度的关系。
2005-05-30 physics.chem-ph physics.comp-ph
Volume term of work of critical nucleus formation in terms of chemical potential difference relative to equilibrium one
临界核的形成功有时写为W=nΔμ+γA。第一项W_{vol} =nΔμ称为体积项，第二项γA称为表面项，其中γ为界面张力，A为核的面积。Nishioka和Kusaka [J.Chem.Phys.96（1992）5370]通过对不可压缩的β相的等温Gibbs-Duhem关系进行积分，改写W_{vol} =-（p_β-p_α）V_β，导出了W_{vol} =nΔμ，其中n=V_β/v_β，Δμ=μ_β（T，p_α）-μ_α（T，p_α），β相的分子体积，μ、T和p分别表示化学势、温度和压力。本文指出，Δμ=μ_β（T，p_α）-μ_α（T，p_α）一般不是一个直接可测的量。本文将W_{vol} =-（p_β-p_α）V_β改写为μ_{re}-μ_{eq}，其中μ_{re}和μ_{eq}分别为储层的化学势（等于实际体系的化学势，为α相和β相所共有）和平衡时的化学势。这里，μ re-μ eq是可直接测量的过饱和度.得到的形式与W_{vol} =nΔμ相似但略有不同。
2013-05-02 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Revisit of macroscopic dynamics for some non-equilibrium chemical reactions from a Hamiltonian viewpoint
活细胞中的大多数生物化学反应是通过恒化器与环境相互作用以交换能量和物质的开放系统。在介观尺度上，这些生化反应中每个物种的数量可以用随机时变泊松过程来建模。为了表征大体积极限下的宏观行为，道路空间中的大数定律确定了描述物种浓度动力学的平均场极限非线性反应速率方程，而化学主方程的WKB展开产生了Hamilton-Jacobi方程（HJE），拉格朗日给出了大偏差原理下的良好速率函数。利用HJE的定态解将一般宏观反应速率方程分解为守恒部分和耗散部分。该稳态解用于确定一般化学反应的能量景观和热力学，特别是在非平衡稳态下保持正熵产生率。证明了相应的能量耗散规律，以及从细观到宏观的过渡。此外，我们使用一个可逆的哈密顿量来研究一类非平衡酶反应，这确定了一个新的概念的平衡内相同的反应向量，由于通量分组简并。这种由化学反应跳跃过程的可逆性带来的宏观可逆性，给出了Onsager型强梯度流。可逆的哈密顿量也产生了相应的拉格朗日量的时间反演对称性。因此，修改的时间反演最小作用路径用作具有相关联的路径亲和力和能量势垒的过渡路径。
2022-09-05 math.DS math.OC physics.chem-ph
Steering Non-Equilibrium Molecular Dynamics in Optical Cavities
本研究提出开放量子系统下协同振动强耦合的理论模型，发现光学腔模耦合引入的有色噪声与负反馈可调控反应分子热化速率，为调控化学键稳定性、改变化学反应性提供新路径。
2024-12-10 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
FastChem 2: An improved computer program to determine the gas-phase chemical equilibrium composition for arbitrary element distributions
复杂的中性/电离化学平衡成分的计算对于获得太阳系外行星和冷恒星大气层等的科学见解是非常宝贵的。我们提出FastChem 2，一个新版本的半分析热化学平衡代码FastChem。尽管最初的版本仅限于含有大量氢气的气氛，但FastChem 2也适用于以任何其他物质为主的化学混合物，如CO $_2$或N $_2$。新的C++代码和一个可选的Python模块在GPL v3许可下在https://github.com/exoclime/FastChem上公开提供。该程序是向后兼容的，因此可以很容易地替换以前的版本。我们通过添加HNC、FeH、TiH、Ca $^-$和一些有机分子更新了热化学数据库。目前，热化学数据库中共有523个物种，包括28种化学元素。用户可以减少物种的总数，例如，提高计算性能，或者如果热化学数据可用，可以添加更多的物种。该程序根据其以前的版本进行了验证，并在扩展的压力-温度网格上进行了广泛的测试，压力范围从$10^{-13}\,\mathrm{bar}$到$10^3\,\mathrm{bar}$，温度介于$100\,\mathrm{K}$和$6000\,\mathrm{K}$之间。FastChem 2成功应用于许多不同的场景，包括氮，碳和氧为主的气氛以及没有氢和氦的测试用例。FastChem 2在扩展的压力-温度网格上的平均速度比以前的版本快50倍，也适用于版本1无法处理的…
2022-09-12 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.chem-ph
Chemical homogenization for non-mixing reactive interfaces in porous media
本研究提出利用Minkowski functionals将多孔介质微观几何与化学性能关联，通过表面CRNs建模发现其与平衡常数及反应商动力学的联系。
2024-03-25 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Modeling multi-particle complexes in stochastic chemical systems
经典粒子的大型复合体在生物学、高分子物理学和其他学科中发挥着核心作用。然而，物理学目前缺乏数学方法来描述这种复合物的组成粒子，相互作用能和组装规则。在这里，我们描述了一个福克空间结构，满足这一需要，以及图解方法，方便使用这种形式主义。这些方法可以大大简化平衡和非平衡随机化学系统的方程。还确定了所有复合体的集合与用于复合体组装的规则列表之间的数学关系。
2016-03-23 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
