Universality versus nonuniversality in asymmetric fluid criticality

Abstract

Critical phenomena in real fluids demonstrate a combination of universal features caused by the divergence of long-range fluctuations of density and nonuniversal (system-dependent) features associated with specific intermolecular interactions. Asymptotically, all fluids belong to the Ising-model class of universality. The asymptotic power laws for the thermodynamic properties are described by two independent universal critical exponents and two independent nonuniversal critical amplitudes; other critical amplitudes can be obtained by universal relations. The nonuniversal critical parameters (critical temperature, pressure, and density) can be absorbed in the property units. Nonasymptotic critical behavior of fluids can be divided in two parts, symmetric ("Ising-like") and asymmetric ("fluid-like"). The symmetric nonasymptotic behavior contains a new universal exponent (Wegner exponent) and the system-dependent crossover scale (Ginzburg number) associated with the range of intermolecular interactions, while the asymmetric features are generally described by an additional universal exponent and by three nonasymptotic amplitudes associated with mixing of the physical fields into the scaling fields.

Критичнi явища в реальних плинах демонструють комбiнацiю унiверсальних рис, спричинених розбiжнiстю далекосяжних флуктуацiй густини, i неунiверсальних (системо залежних) рис, пов’язаних iз специфiчними мiжмолекулярними взаємодiями. Асимптотично всi плини належать до класу унiверсальностi моделi Iзинга. Асимптотичнi степеневi закони для термодинамiчних властивостей описуються двома незалежними унiверсальними критичними показниками i двома незалежними неунiверсальними критичними амплiтудами; решту критичних амплiтуд можна отримати з унiверсальних спiввiдношень. Не-унiверсальнi критичнi параметри (критична температура, тиск i густина) можуть бути включенi в одиницi цих властивостей. Неасимптотичну критичну поведiнку плинiв можна подiлити на двi частини, симетричну (“iзингоподiбну”) i асиметричну (“плиноподiбну”). Симетрична неасимптотична поведiнка мiстить новий унiверсальний показник (показник Вегнера) i системо залежний масштаб кросоверу (число Гiнз-бурга), пов’язаний з областю дiї мiжмолекулярних взаємодiй, тодi як асиметричнi риси взагальному описуються додатковим унiверсальним показником i трьома неасимптотичними амплiтудами, пов’язаними зi змiшуванням фiзичних полiв у скейлiнгових полях.