Kinetic relaxing processes in collective dynamics of pure liquids

Abstract

The role of nonhydrodynamic relaxing processes in collective dynamics of pure liquids is studied within a generalized collective modes approach. A five-variable model of generalized hydrodynamics is solved analytically in long-wavelength limit. Among five collective modes we found three hydrodynamic and two relaxing kinetic excitations. Two latter ones describe the viscous and heat relaxation in liquid. A comparison of analytical results and molecular dynamics data is performed for a Lennard-Jones fluid and a liquid metal. A crossover from standard hydrodynamics to molecular regime in relaxational behaviour of simple liquids is discussed.

Негідродинамічні релаксаційні процеси в простих рідинах досліджуються в рамках підходу узагальнених колективних мод. Аналітично розв’язано п’ятизмінну модель узагальненої гідродинаміки в довгохвильовій границі. Серед п’яти отриманих власних мод є три гідродинамічні та дві кінетичні моди, які описують процеси в’язкої та теплової релаксації в рідині. Порівняння аналітичних результатів з даними, що отримані в комп’ютерних симуляціях методом молекулярної динаміки, проведено для Ленард-Джонсівської рідини та рідкого метала. Обговорюється кросовер у релаксаційній поведінці рідин від гідродинамічної області до молекулярних масштабів.