Kinetic collective excitations in liquids: Heat waves

Abstract

We present a theoretical study of non-hydrodynamic propagating processes, which correspond to heat waves in liquids. It is shown, that heat waves can propagate in liquids only on a finite spatial scale and do not appear in the long-wavelength region. An expression for a propagation gap for heat waves is derived within a five-variable generalized hydrodynamic treatment. Molecular dynamics simulations were performed for four thermodynamic states of a one-component Lennard-Jones fluid in order to estimate dependence of the propagation gap on temperature.

Представлено теоретичне дослідження негідродинамічних пропагаторних процесів, що відповідають тепловим хвилям у рідинах. Показано, що теплові хвилі можуть поширюватись у рідинах лише на скінчених просторових масштабах і зникають у довгохвильовій області. В рамках п’ятизмінного підходу узагальненої гідродинаміки отримано вираз для пропагаторної щілини для теплових хвиль. З метою визначення залежності пропагаторної щілини від температури виконано комп’ютерне моделювання методом молекулярної динаміки для чотирьох термодинамічних станів однокомпонентної Ленард-Джонсівської рідини.

Представлено теоретическое исследование негидродинамических пропагаторных процессов, которые соответствуют тепловым волнам в жидкостях. Показано, что тепловые волны могут раcпространяться в жидкостях только на конечных пространственных масштабах и исчезают в длинноволновой области. В рамках пятипеременного подхода обобщенной гидродинамики получено выражение для пропагаторной щели для тепловых волн. С целью определения зависимости пропагаторной щели от температуры выполнено компьютерное моделирование методом молекулярной динамики для четырех термодинамических состояний однокомпонентной Ленард-Джонсовской жидкости.