On the equivalence between the energy and virial routes to the equation of state of hard-sphere fluids

Abstract

La ruta de la energía hacia la ecuación de estado de fluidos de esferas duras está mal definida, ya que la energía interna es sólo la de un gas ideal y por lo tanto es independiente de la densidad. Se muestra que esta ambigüedad se puede evitar teniendo en cuenta la interacción de tipo hombro cuadrado y tomando el límite en que desaparecer la anchura del hombro. La ecuación de estado de esferas duras que resulta coincide exactamente con la que se obtiene a través de la ruta del virial. Por lo tanto, las rutas de la energía y del virial de la ecuación de estado de los fluidos de esferas duras pueden ser consideradas como equivalentes.

The energy route to the equation of state of hard-sphere fluids is ill-defined since the internal energy is just that of an ideal gas and thus it is independent of density. It is shown that this ambiguity can be avoided by considering a square-shoulder interaction and taking the limit of vanishing shoulder width. The resulting hard-sphere equation of state coincides exactly with the one obtained through the virial route. Therefore, the energy and virial routes to the equation of state of hard-sphere fluids can be considered as equivalent.