Programa para o cálculo de fluxos de população correspondentes aos processos Vibration-Vibration e Vibration-Translation

Abstract

No presente trabalho estuda-se espécies moleculares vibracionalmente excitadas, em condições de dese - quilíbrio termodinâmico. A motivação geral do presente trabalho é dada pela diferença existente entre as medições dos perfis de concentração do ozônio estratosférico e aquelas calculadas teoricamente utilizan - do o mecanismo de Chapman (problema do déficit de Ozônio). Para o estudo dos mecanismos foi desen - volvido um pacote computacional para resolução dos modelos matemáticos, o pacote é chamado de OZO- NE1DP. O pacote consiste numa interface orientada-a-objeto paralelizada que faz uso do pacote computa - cional livre CVODE, capaz de solucionar equações diferenciais ordinárias não lineares de primeiro ordem com condições iniciais. No pacote computacional não consideramos a variação de temperatura durante os processos, embora seja conhecida a possibilidade de sua ocorrência. Tomamos apenas a temperatura inici - al de vibração e de traslação. O pacote foi estruturado em forma de blocos que simulam os processos in - dependentes. Foram utilizadas na investigação gases diatômicos homogêneos não-reativos. Para a valida - ção do programa foram utilizados problemas que envolvessem processos vibratrion-vibration, e que en- volvessem processos vibration-vibration e vibration-translation, usando moléculas do gás Nitrogênio ou do gás Oxigênio. A validação foi facilitada pelo fato da existência na literatura das soluções analíticas dos problemas em estudo. As simulações realizadas cobrem um adequado conjunto de temperaturas iniciais e, por tanto, de condições iniciais de excitação. Os processos foram simulados até alcançar o estado de quase-equilíbrio. Para o estudo dos processos vibration-vibration foi usado o modelo de trocas de um quanto, segundo o qual o ganho de um quanto de uma molécula é igual a perda de um quanto por outra molécula. Dentro desse modelo foi verificado que se chega a uma distribuição de Treanor de quase-equi - líbrio como é indicado na literatura. Nos processos vibration-translation temos os processos de colisão entre duas moléculas, onde um quanto de energia passa dos graus de liberdade vibracional à translação molecular, isso corresponde a variação de temperatura do sistema, nesses processos a solução quase-esta - cionária leva a uma função de distribuição de Boltzmann. Os modelos estudados consideram o modelo anarmônico das moléculas diatômicas.