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    jmp
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   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Journal of Modern Physics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2153-1196
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2153-120X
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jmp.2025.1610073
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   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    jmp-146671
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     <subject>
      Articles
     </subject>
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    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
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   <title-group>
    Statistical Mechanics of Phase Transitions
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Jan
      </surname>
      <given-names>
       Helm
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
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    <addr-line>
     aDepartment of Electrical Engineering, Technical University Berlin, Berlin, Germany
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     30
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     09
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    <year>
     2025
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   <volume>
    16
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   <issue>
    10
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    1491
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    1557
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      16,
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      September
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      24,
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     <month>
      September
     </month>
     <year>
      2025
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    </date> 
    <date date-type="accepted">
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      24,
     </day>
     <month>
      October
     </month>
     <year>
      2025
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    This paper presents the mathematical models and calculation of states of matter dynamics (gasses, fluids, solids) and phase transitions from statistical viewpoint, with new calculation methods and results. We introduce here a new ansatz for the partition function, based on the generalized Landau theory, and apply it to two intermolecular potentials: Lennard-Jones and dipole-dipole. For these two potentials, we derive the basic thermodynamic variables, and compare the results with experimental data for Lennard-Jones substance (fluid argon) and for dipole substance (ethanol). This approach allows to derive the thermodynamic properties solely from its intermolecular potential. The paper introduces two novel methods. (1) Landau theory applied to solid-fluid-gas (fgs) systems; (2) Analytic expression for the partition function. The paper is structured as follows. Chapters 2 and 3 introduce the basics of phase transitions, and partition function. Chapter 4 describes the generalized Landau theory and its classical formulation for magnetic systems. Chapter 5 gives a detailed description of the van-der-Waals theory. Chapters 6 and 7 present the two representative substances with model and phase transitions: the Lennard-Jones substance and the dipole substance. Chapters 8 and 9 introduce the ansatz and the formulation of the partition function for fgs systems. Chapters 10 and 11 are the calculation of the radial distribution function and the partition function for the two chosen substances. Chapters 12 and 13 present the results: calculated pressure profiles, equation-of-state and characteristic points for the two substances.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Phase Transition
    </kwd> 
    <kwd>
      Partition Function
    </kwd> 
    <kwd>
      Equation-of-State
    </kwd> 
    <kwd>
      Radial Distribution Function
    </kwd> 
    <kwd>
      Landau Theory
    </kwd> 
    <kwd>
      Intermolecular Potential
    </kwd> 
    <kwd>
      Van-der-Waals Equation
    </kwd> 
    <kwd>
      Lennard-Jones Substance
    </kwd> 
    <kwd>
      Dipole Substance
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>In statistical mechanics, the key entity is the partition function Z, from which all important entities of a thermal solid-fluid-gas (fgs) system can be derived: free energy F, Gibbs energy G, entropy S, and pressure p in dependence of the thermal basic variables N, V, T, where the pressure determines the equation-of-state (eos).</p>
   <p>In magnetic systems, the magnetization M plays the role of pressure, and the basic variables are N, B, T, where B is the magnetic field flux.</p>
   <p>The phase transitions in fgs systems are described by saturation curves (e.g. fluid-gas saturation curve) characterized by derivatives of pressure ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>) significant points are critical point ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>) and multiple points (e.g. triple point solid-fluid-gas) i.e. branching points. Here, phase transitions are first-order transitions, i.e. first derivative of Gibbs energy, volume 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        V 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, is discontinuous at phase transitions.</p>
   <p>The phase transitions in magnetic systems are characterized by derivatives of magnetization ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>).</p>
   <p>Here, phase transitions are second-order transitions, i.e. second derivative of free (or Gibbs) energy, susceptibility 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, is discontinuous.</p>
   <p>It is generally accepted that the behavior of a thermal fgs system is solely determined by its inter-molecular potential (e.g. Lennard-Jones potential in fluid argon, dipole-dipole OH-binding in ethanol), 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The behavior of a thermal magnetic system is determined by its Landau function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> magnetization, and its Landau energy</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In generalized form, the partition function Z is described by the functional integral 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the thermodynamic Hamiltonian 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo stretchy="false">
        ( 
      </mo> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo stretchy="false">
        ) 
      </mo> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munder> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </munder> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> for Landau function with parameters 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <munder> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </munder> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> (fgs systems).</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, approximately 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> for simple Landau function without parameters (magnetic systems)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The goal in statistical mechanics is to calculate the phase transitions and their significant points analytically from the partition function, and to express thermal functions behavior at critical points 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> in asymptotic form 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         κ 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, where κ is a critical exponent, e.g.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>This is at present possible only for</p>
   <p>with Landau energy 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>with eos 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <munderover> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is the</p>
   <p>hard-core volume= vdWaals b-parameter, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       σ 
     </mi> 
    </math> is the hard-core radius.</p>
   <p>In this paper, we formulate a general Landau theory for thermal systems, where the original Landau ansatz for magnetic systems and an ansatz with rdf function for fgs systems are special cases. The fgs ansatz is applied to two intermolecular potentials: Lennard-Jones and dipole-dipole.</p>
   <p>For these two potentials, we derive the basic thermodynamic variables: partition function, free energy, pressure, then equation-of-state, saturation curve, characteristic points, and compare the results with experimental data.</p>
   <p>This approach allows to derive the thermodynamic properties solely from its intermolecular potential, and it is carried out here in good agreement with material data for Lennard-Jones substance (fluid argon) and for dipole substance (ethanol).</p>
   <p>We introduce here two novel methods.</p>
   <p>The Landau theory of magnetic systems is transferred to fgs systems, using the representation of partition function Z as an integral over intermolecular potential and radial-distribution function (rdf). This Landau ansatz yields the correct ideal-gas equation-of-state (eos) and the vdWaals eos. Furthermore, the calculated partition function gives the correct thermodynamic data (critical point, triple point, saturation curve, melting curve, eos) for the two chosen substances.</p>
   <p>In particular, we show that the vdWaals model follows in weak-binding approximation from the generalized Landau theory for fgs systems.</p>
   <p>We also show that the generalized Landau theory for fgs systems yields the correct eos, saturation curve and critical/triple point for Lennard-Jones potential (e.g. fluid argon) and for polar covalent binding (= dipole-dipole potential) (e.g. ethanol).</p>
   <p>The calculation results are in good agreement with measured parameters for fluid argon resp. for ethanol.</p>
   <p>We introduce here a symbolic-numeric calculation method for the integral in the partition function Z.</p>
   <p>In general, it is impossible to solve the integral in Z in closed form with symbolic parameters.</p>
   <p>Numerical calculation on lattice in parameter space with a fit yields a closed expression, but is prohibitively costly in computing time for more than 2 parameters.</p>
   <p>An alternative half-analytic approach, used here, is to calculate the integral symbolically as a weighted sum on lattice, using Clenshaw-Curtis quadrature.</p>
   <p>This yields an analytic function as a closed expression with parameters, which is large (up to 200,000 terms) and memory-consuming, but can be evaluated fast point-wise. The function converges uniformly against the true integral with O(h<sup>2</sup>), i.e. quadratically in lattice unit size h.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>2. Phase Transition Basics</title>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Phase Transitions</title>
    <p>In general, we distinguish two types of phase transitions: first-order and second-order (Ehrenfest classification), first-order transitions are discontinuous in the first derivative of free energy F, second-order are continuous in the first derivative and discontinuous in the second derivative (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-1">
      [1]
     </xref> chap. 1.1).</p>
    <p>The derivatives are in an order variable of the system, in solid-fluid-gas PT’s it is usually volume V or density 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, in magnetic PT’s it is the magnetization M.</p>
    <p>These apply mostly to the solid-fluid-gas transitions, where the discontinuous</p>
    <p>variable is the volume 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, or equivalently the average distance λ.</p>
    <p>Here the average distance λ, the density ρ, specific volume 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> and heat capacity C<sub>v</sub> are discontinuous.</p>
    <p>Transitions happen at the melting temperature T<sub>m</sub>, and at the boiling temperature T<sub>b</sub>, there is a latent heat 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> at the transition temperature.</p>
    <p>These apply mostly to the phase transitions in magnetic materials (ferromagnetic, antiferromagnetic) and in superconducting materials.</p>
    <p>In magnetic materials, the magnetization 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is continuous at Curie temperature T<sub>C</sub>: in ferromagnetic phase transition at T<sub>C</sub> spontaneous magnetization 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               B 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> becomes 0, and there is no latent heat.</p>
    <p>The magnetic susceptibility 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          χ 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                B 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is discontinuous at T<sub>C</sub>.</p>
    <p>In superconducting materials, the density n<sub>s</sub> of superconducting electrons is continuous at critical temperature T<sub>c</sub>, where it becomes zero. The coherence length at small perturbations 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ξ 
      </mi> 
     </math> is the analogue of the susceptibility: it is discontinuous at the critical temperature T<sub>C</sub>.</p>
    <p>Maxwell’s equal-area rule in first-order transitions</p>
    <p>When 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> has a maximum in λ, then pressure</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> has negative-zero-positive transition, and a region of negative pressure is unstable, therefore there is a “jump” in λ over this area, i.e. a phase transition. The transition is determined by Maxwell’s equal-area rule 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (equivalently 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>)</p>
    <p>So we have the following behavior for phase transitions:</p>
    <p>fluid--&gt;gas at saturation curve:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> determined by Maxwell’s equal-area rule</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>fluid--&gt;solid at fluid-solid line,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> determined by Maxwell’s equal-area rule</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Heat capacity behavior in continuous magnetic phase transitions</p>
    <p>Heat capacity C<sub>v</sub> often diverges in the neighborhood of T<sub>c</sub> as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mmultiscripts> 
        <mrow></mrow> 
        <mprescripts /> 
        <none /> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mmultiscripts> 
      </mrow> 
     </math>, with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> mostly 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>sometimes 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                T 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>in general 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  T 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  T 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, C finite, dC/dT need not be finite.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. Binding Potential</title>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (1)</p>
    <p>k= 2.31 × 10<sup>−28</sup> J·m, q<sub>i</sub> in e<sub>0</sub>-units.</p>
    <p>For screened Coulomb potential</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mi>
                D 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (2)</p>
    <p>where l<sub>D</sub>=Debye length.</p>
    <p>London potential between spheres with radii R<sub>1</sub>, R<sub>2</sub></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   + 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (3)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           ...10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           19 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         J 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Lennard-Jones potential</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (4)</p>
    <p>for argon 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.4 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0123 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         689 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Morse potential</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               exp 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (5)</p>
    <p>For arbitrarily positioned dipoles, with angle θ<sub>1</sub> resp. θ<sub>2</sub> to center connection line,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (6)</p>
    <p>when both dipoles perpendicular to connection line, inverse direction:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with thermal screening</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                e 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> in cgs.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>2.3. Phase Transition Solid-fluid-gas</title>
    <p>These are the typical first-order phase transitions found in nature (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-2">
      [2]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-5">
      [5]
     </xref>).</p>
    <p>The corresponding pressure-temperature phase diagram p(T) consists of three regions: solid, liquid, gas (<xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>). The saturation curve between liquid and gas region starts with the branching triple point, and ends at the critical point, where the separation of fluid and gas ceases to exist.</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 1. A typical p-T-phase diagram. The solid green line applies to most substances; the dashed green line gives the anomalous behavior of water <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-6">
        [6]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId149.jpeg?20251027014519" />
    </fig>
    <p>The corresponding pressure-volume (isotherm) phase diagram p(T) describes the two-phase transition liquid-gas along the saturation curve (<xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>).</p>
    <p>In the two-phase region the volume “jumps” from the liquid to the gas phase at constant pressure. The isotherm part between the minimum and the following maximum is forbidden, since the compressibility there is negative.</p>
    <p>The transition pressure is defined by the Maxwell-area-rule, as depicted schematically below.</p>
    <p>In the Maxwell-area-rule, the area above and below the pressure is equal, i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>: pressure and free energy at transition points are equal.</p>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 2. Isotherms of a gas. The red line is the critical isotherm, with critical point K. The dashed lines represent parts of isotherms which are forbidden since the gradient would be positive, giving the gas in this region a negative compressibility <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-6">
        [6]
       </xref>. Maxwell’s equal-area rule: the area above and below the transition pressure is equal.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId154.jpeg?20251027014522" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>2.4. Triple Point, Critical Point</title>
    <p>At the triple point <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-6">
      [6]
     </xref>, the saturation curve ends, fluid--&gt;gas and fluid--&gt;solid curves meet,</p>
    <p>i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The triple point can be found as the branching point of saturation curve in the 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> diagram.</p>
    <p>At the critical point <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-6">
      [6]
     </xref>, only one phase exists, the isotherm has a turning point there.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>At liquid-gas critical point:</p>
    <p>compressibility diverges 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>specific volume jump goes to zero 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Heat capacity diverges 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                T 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>pressure derivative is discontinuous 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The critical exponents 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         γ 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> obey the interdependence laws like in the magnetic phase transitions.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_5">
    <title>2.5. Definitions of Critical Exponents in Fluid, Magnetic Systems</title>
    <p>Critical exponents describe the thermal behavior at characteristic points in form of power law with universal (=substance-independent) exponent.</p>
    <p>The power law has the summary form 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ~ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             Δ 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is a fundamental variable temperature T (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math>) or volume V (resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        λ 
      </mi> 
     </math>), and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is a dependent variable like pressure p, density ρ, compressibility κ<sub>T</sub>, heat capacity C<sub>V</sub>, considered at a characteristic point with temperature 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>In case of second-ordered derivatives like heat capacity 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         ≡ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               U 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mo>
                ∂ 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               Z 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, the power law can be divergent i.e. ε &lt; 0.</p>
    <p>The universal character of critical exponents results from the fact, that the partition function can always be formulated in substance-independent and dimensionless way, using as units the fundamental energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and the molecular (hard-core) radius 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> from the intermolecular potential. Examples are the Lennard-Jones fluid and the vdWaals fluid.</p>
    <p>We distinguish 6 critical exponents in fluid/magnetic systems, which characterize the behavior of thermodynamic variables near critical temperature T<sub>c</sub>, correlation length ξ, volume V resp. magnetic field flux B, pressure p resp. magnetization M.</p>
    <p>They are defined as follows in <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref> (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-1">
      [1]
     </xref> chap.5).</p>
    <table-wrap id="table1">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table1">
       Table 1
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Table 1. Definition of critical exponents.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="22.97%"><p style="text-align:center">exponent</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="50.14%" colspan="3"><p style="text-align:center">definition</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="26.89%"><p style="text-align:center">value</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="22.97%"><p style="text-align:center">α, heat capacity C<sub>B</sub>, C<sub>V</sub></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="50.14%" colspan="3"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
            <mi>
              B 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      | 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       T 
                     </mi> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        T 
                      </mi> 
                      <mi>
                        C 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      | 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    / 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      T 
                    </mi> 
                    <mi>
                      C 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      | 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       T 
                     </mi> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        T 
                      </mi> 
                      <mi>
                        C 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      | 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    / 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      T 
                    </mi> 
                    <mi>
                      C 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="26.89%"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.97%"><p style="text-align:center">β, magnetization M(T), density ρ(T)</p></td> 
       <td class="acenter" width="50.14%" colspan="3"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  T 
                </mi> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   T 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    T 
                  </mi> 
                  <mi>
                    C 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    T 
                  </mi> 
                  <mi>
                    C 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="26.89%"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 η 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               ν 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="22.97%"><p style="text-align:center">γ, susceptibility χ<sub>T</sub>, compressibility κ<sub>T</sub></p></td> 
       <td class="acenter" width="50.14%" colspan="3"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              χ 
            </mi> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  T 
                </mi> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              κ 
            </mi> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  T 
                </mi> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="26.89%"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             ν 
           </mi> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="25.21%" colspan="2"><p style="text-align:center">δ, magnetization M(B), pressure p(T),</p><p style="text-align:center">density ρ(T)</p></td> 
       <td class="acenter" width="47.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             M 
           </mi> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              B 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mi>
                δ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </math></p><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   ρ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    ρ 
                  </mi> 
                  <mi>
                    C 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    ρ 
                  </mi> 
                  <mi>
                    C 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              δ 
            </mi> 
           </msup> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="27.20%" colspan="2"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               η 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="25.21%" colspan="2"><p style="text-align:center">η, correlation function G<sup>(2)</sup></p></td> 
       <td class="acenter" width="47.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              G 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 η 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="27.20%" colspan="2"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="25.21%" colspan="2"><p style="text-align:center">ν, correlation length ξ</p></td> 
       <td class="acenter" width="47.59%"><p style="text-align:center"> 
         <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mo>
             ~ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  T 
                </mi> 
                <mi>
                  C 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                | 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               ν 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </math></p></td> 
       <td class="acenter" width="27.20%" colspan="2"><p style="text-align:center"></p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>Values of 6 critical exponents are shown in the following <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref>.</p>
    <table-wrap id="table2">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table2">
       Table 2
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Table 2. Values of critical exponents.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center">vdWaals</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">LenJones</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">Xe</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">binary fluid</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center">β-brass</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center"><sup>4</sup>He</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">Fe</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">Ni</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center">d dim.</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center">3</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">3</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center">1</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center">2</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">3</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">3</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center">α</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">0.11</p></td> 
       <td class="acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">&lt;0.2</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">0.113</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center">0.05</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center">-0.014</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">-0.03</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">0.04</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center">β</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center">0.5</p><p style="text-align:center">exp 0.325</p></td> 
       <td class="acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">0.328</p></td> 
       <td class="acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">0.35</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">0.322</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center">0.305</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center">0.34</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">0.37</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">0.358</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center">γ</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center">1.</p><p style="text-align:center">1.24</p></td> 
       <td class="acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">1.24</p></td> 
       <td class="acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">1.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">1.239</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center">1.25</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center">1.33</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">1.33</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">1.33</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center">δ</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center">3</p><p style="text-align:center">exp 4.8</p></td> 
       <td class="acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">4.8</p></td> 
       <td class="acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">4.2 ± 0.6</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">4.58</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center">3.95</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">4.3</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">4.29</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center">η</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">0.034</p></td> 
       <td class="acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">0.1 ± 0.1</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">0.017 ± 0.015</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center">0.08 ± 0.07</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center">0.021 ± 0.05</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">0.07 ± 0.04</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">0.041 ± 0.01</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="7.69%"><p style="text-align:center">ν</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.05%"><p style="text-align:center"></p></td> 
       <td class="acenter" width="10.52%"><p style="text-align:center">0.63</p></td> 
       <td class="acenter" width="9.43%"><p style="text-align:center">≈0.57</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.65%"><p style="text-align:center">0.625</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.75%"><p style="text-align:center">0.65</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.43%"><p style="text-align:center">0.672</p></td> 
       <td class="acenter" width="11.80%"><p style="text-align:center">0.69</p></td> 
       <td class="acenter" width="12.69%"><p style="text-align:center">0.64</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Partition Function, Radial Distribution Function</title>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. Radial Distribution Function</title>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Correlation function or radial distribution function (rdf) g(r) is a measure of the probability that a particle will be located a distance r from another particle (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-7">
      [7]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-9">
      [9]
     </xref>), it obeys the normalization condition</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (7)</p>
    <p>Given a potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, we obtain the Hamiltonian</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munderover> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mrow> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (8)</p>
    <p>The corresponding partition function reads</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <msup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              exp 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mstyle displaystyle="true"> 
               <munderover> 
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                  ∑ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   i 
                 </mi> 
                 <mo>
                   = 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   3 
                 </mn> 
                 <mi>
                   N 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </munderover> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msubsup> 
                   <mi>
                     p 
                   </mi> 
                   <mi>
                     i 
                   </mi> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msubsup> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                  <mi>
                    m 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              exp 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    → 
                  </mo> 
                 </mover> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mo>
                  ⋯ 
                </mo> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    → 
                  </mo> 
                 </mover> 
                 <mi>
                   N 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </msub> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              exp 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    → 
                  </mo> 
                 </mover> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mo>
                  ⋯ 
                </mo> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    → 
                  </mo> 
                 </mover> 
                 <mi>
                   N 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (9)</p>
    <p>with thermal wavelength 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
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         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         ℏ 
       </mi> 
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         c 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            β 
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          <mrow> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>example:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mtext>
            O 
          </mtext> 
          <mtext>
            2 
          </mtext> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         16 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         GeV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           300 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           K 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.026 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.14 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>For the ideal gas 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   π 
                 </mi> 
                 <mi>
                   m 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                ζ 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (10)</p>
    <p>The pressure becomes 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               ζ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           ≈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               ζ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>because of the Stirling formula 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         ! 
       </mo> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         ! 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, or 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (11)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is the specific volume, and λ is the average distance.</p>
    <p>We obtain for the energy of ideal gas</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (12b)</p>
    <p>so the specific energy (= per particle) becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (12a)</p>
    <p>Average energy with potential</p>
    <p>With the configurational partition function</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mo>
                ⋯ 
              </mo> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (13a)</p>
    <p>we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         ! 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (13b)</p>
    <p>So the energy becomes</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            ζ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              ⋯ 
            </mo> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </msub> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mo>
                ⋯ 
              </mo> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              exp 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                U 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    → 
                  </mo> 
                 </mover> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mo>
                  ⋯ 
                </mo> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mover accent="true"> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    → 
                  </mo> 
                 </mover> 
                 <mi>
                   N 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            〈 
          </mo> 
          <mi>
            U 
          </mi> 
          <mo>
            〉 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (14)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mi>
          U 
        </mi> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (grand canonical ensemble)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>so 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (15)</p>
    <p>where ε is the characteristic energy, and the dimensionless potential is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Partition function Z in terms of g(r)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mfrac> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <msub> 
                 <mi>
                   β 
                 </mi> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mfrac> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 ∞ 
               </mi> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <msup> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  u 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mi>
                   ρ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    β 
                  </mi> 
                  <mn>
                    0 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (16)</p>
    <p>with the dimensionless variable 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, reformulated it becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <msub> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 ρ 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>In general, the temperature dependence of the rdf is weak</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the average density is constant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, so we</p>
    <p>obtain with</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The pressure becomes 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-8">
      [8]
     </xref> chap. 9)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <munder> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </munder> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             ⋅ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with pair potential force 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           12 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           U 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 → 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 → 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> follows</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <munder> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
          </munder> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             ⋅ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               F 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The pressure becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munderover> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>reformulated</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (17)</p>
    <p>Compare: vdWaals eos reads 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>from which follows for a-parameter 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munderover> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>, with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Ornstein-Zernike Equation</title>
    <p>The Ornstein-Zernike equation calculates the direct correlation function c(r), which describes the pure correlation of a molecule with a neighboring molecule at distance 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           12 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, whereas the total correlation function g(r) (= radial distribution function) takes into account also the correlation of the neighboring molecule with a third molecule at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           23 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and all following molecules in the correlation chain.</p>
    <p>The Ornstein-Zernike equation is an integral equation of the form <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-10">
      [10]
     </xref></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             13 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             32 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (18)</p>
    <p>with direct correlation function c(r) and total correlation function (=radial distribution function) g(r) and with Fourier-transforms</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mo>
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Hypernetted-chain equation</p>
    <p>Hypernetted-chain equation (HC equation) is a closure relation to solve the Ornstein-Zernike equation (HCOZ equation) which relates the direct correlation function to the total correlation function.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mrow> 
                <mn>
                  13 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              log 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mrow> 
                <mn>
                  13 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mrow> 
                <mn>
                  13 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mrow> 
              <mn>
                23 
              </mn> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           23 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (19a)</p>
    <p>where ρ = N/V is the number density of molecules, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, g(r) is the radial distribution function, u(r) is the direct interaction potential between pairs, β=1/k<sub>B</sub>T, and under the integral 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           13 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           12 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mn>
           23 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>HC equation yields the correlation function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, from the interaction potential u(r).</p>
    <p>with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             23 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             13 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and from cosine theorem 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref>).</p>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 3. Distance in the HC equation.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId353.jpeg?20251027014545" />
    </fig>
    <p>We reformulate HC equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
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          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
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             − 
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           <mi>
             g 
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              ( 
            </mo> 
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            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
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                </mo> 
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                   ( 
                 </mo> 
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               </mrow> 
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                 ) 
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                − 
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               <mo>
                 ( 
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               </mo> 
              </mrow> 
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                − 
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              </mrow> 
             </mrow> 
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         </msup> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
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          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           sin 
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         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
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         <mi>
           θ 
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         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           ϕ 
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         <mtext>
             
         </mtext> 
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    <p>concisely 
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       </mtext> 
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          ( 
        </mo> 
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         + 
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         <mo>
           − 
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         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
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            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
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         I 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
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         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
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      </mrow> 
     </math> (19b)</p>
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         I 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
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          ) 
        </mo> 
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         = 
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           ∫ 
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             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
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                1 
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                − 
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                g 
              </mi> 
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                 ( 
               </mo> 
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                 R 
               </mi> 
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                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              log 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
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               ( 
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             <mi>
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             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
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               ( 
             </mo> 
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               R 
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            </mrow> 
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             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
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       </mtext> 
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        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
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        </mn> 
       </msubsup> 
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       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, for ideal gas 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           273 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           K 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           at 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.69 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           25 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mtext>
          m 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, or in</p>
    <p>angstrom 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         m 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.69 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and mean distance 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           273 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           K 
         </mtext> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           at 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         33 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> in the limit of small 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Radial Distribution Function Lennard-Jones Potential</title>
    <p>Lennard-Jones potential reads <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-11">
      [11]
     </xref></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>σ is the van der Waals radius = distance at which u = 0, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, where r<sub>0</sub> = half molecule diameter, r is the distance between particles.</p>
    <p>The correlation function (=radial distribution function rdf) is here a decaying harmonics (<xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref>), with a sharp first maximum at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and an amplitude of ~4x the second maximum amplitude.</p>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 4. The plot of a typical radial distribution function for the monatomic Lennard-Jones liquid. (here with σ = 3.73Å and ϵ = 0.294 kcal/mol at a temperature of 111.06 K).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId380.jpeg?20251027014548" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s3_4">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>3.4. Radial Distribution Function and the vdWaals Equation</title>
    <p>The virial equation (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-8">
      [8]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-12">
      [12]
     </xref> chap. 1.2) is a generalization of the vdWaals equation, where the ideal gas law is expanded in a power series in specific volume v, or in</p>
    <p>particle density 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The ideal gas law 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> can be formulated as an approximate invariant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Now we expand E<sub>c</sub> in a power series in specific volume v, or in particle density 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The virial equation in integral reads</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ⋅ 
            </mo> 
            <mo>
              ∇ 
            </mo> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> virial equation (20a)</p>
    <p>In comparison with vdWaals equation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> we see that it is</p>
    <p>the virial expansion truncated at first order, and with a volume correction.</p>
    <p>We can reformulate the virial equation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mo>
            ∇ 
          </mo> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
           </mover> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> virial with vdWaals-correction 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (20b)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> spherical symmetry, with vdWaals-correction (20c)</p>
    <p>The vdWaals equation can be derived from the hard-sphere potential</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             &gt; 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ≤ 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             &gt; 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ≤ 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, with excluded volume per particle 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The partition function is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mo>
                ⋯ 
              </mo> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with 0-order including own-volume correction 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               ς 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           ≈ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               ς 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>The free energy becomes 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 V 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              ς 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and specific free energy (per particle) with specific volume v and density ρ</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           ≈ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   v 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   b 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mi>
                N 
              </mi> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mo>
               ! 
             </mo> 
             <msup> 
              <mi>
                ς 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 v 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  ς 
                </mi> 
                <mn>
                  3 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               log 
             </mi> 
             <mi>
               N 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>The pressure results as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (21)</p>
    <p>which is the vdWaals equation.</p>
    <p>The modified virial eq. reads 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>, vdWaals eq. is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> thus 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           lim 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>A possible ansatz for g(r) is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munder> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </munder> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                π 
              </mi> 
             </mfrac> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (22)</p>
    <p>or explicitly adapted for Lennard-Jones potential</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               exp 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   d 
                 </mi> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mtext>
                     
                 </mtext> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 e 
               </mi> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 exp 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     σ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     d 
                   </mi> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mtext>
                       
                   </mtext> 
                   <mi>
                     σ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  π 
                </mi> 
               </mfrac> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>Where step-up-function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with the step radius σ, relative exponential width dr.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Landau Theory</title>
   <sec id="s4_1">
    <title>4.1. Basics of Landau Theory</title>
    <p>In the Landau theory of phase transitions, the free energy is expressed in terms of a complex order parameter field 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math>, where the quantity 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is a measure of the local particle density in analogy to a quantum mechanical wave function.</p>
    <p>The generalized Landau ansatz for the partition function is a functional integral <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-1">
      [1]
     </xref></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 → 
               </mo> 
              </mover> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (23)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the thermodynamic Hamiltonian.,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo stretchy="false">
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo stretchy="false">
         ) 
       </mo> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the φ-induced Landau energy, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the thermal intermolecular potential.</p>
    <p>The functional integration 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> has here a precise mathematical meaning:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munder> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </munder> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and is perfectly well-defined.</p>
    <p>The function variable φ is a function of location 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
      </mover> 
     </math> and molecular distribution parameters c<sub>i</sub> (like molecular diameter σ, average distance λ, correlation length l<sub>c</sub>, local distribution periods l<sub>ak</sub>) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The volume-integration runs over the location differential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The actual function φ<sub>0</sub>, which yields the valid partition function of a</p>
    <p>thermodynamic system, is found by minimization of the free energy</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> in the parameters c<sub>i </sub>in a value range Ω, which yield optimal</p>
    <p>parameters c<sub>i0</sub> and the corresponding function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             i 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               i 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           Ω 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Landau function and the rdf function: a heuristic derivation</p>
    <p>We start with the configurational partition function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </msub> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              U 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mo>
                ⋯ 
              </mo> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <msub> 
               <mover accent="true"> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  → 
                </mo> 
               </mover> 
               <mi>
                 N 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>and reformulate it for one particle with spherical symmetry 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              Z 
            </mi> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the specific (per particle) partition function, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the relative intermolecular potential with characteristic energy ε, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the rdf function.</p>
    <p>We reformulate it 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              ε 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <msub> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Now we introduce the finite-range factor 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with the average</p>
    <p>distance λ, where the specific volume is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The finite-range factor is</p>
    <p>approximately 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for small distances and large λ in weakly bound systems like gases. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> represents the exponentially decaying local influence within the range λ of an individual particle.</p>
    <p>Furthermore, we must take into account the restricted volume with radius σ around the particle, where there are no particles, so we introduce the step function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> into the integral.</p>
    <p>Taking all together, we obtain the general Landau form for one particle</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              σ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (24a)</p>
    <p>where the Landau function has the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (24b)</p>
    <p>We know from measurements that the rdf function can be described as a exponentially damped harmonic function, so we make the general ansatz</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <munder> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </munder> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    l 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (24c)</p>
    <p>Forms of Landau function</p>
    <p>For first-order transitions, we make the generalized Landau ansatz for the partition function as a functional integral,</p>
    <p>The Landau function depends on parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, the</p>
    <p>differential is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Also, the Boltzmann-exponential contains only the intermolecular potential u, the partition function is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The ansatz for the Landau function for solid-fluid-gas transition is the λ-damped rdf function</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Θ 
          </mi> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  l 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mstyle displaystyle="true"> 
              <munder> 
               <mo>
                 ∑ 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </munder> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   π 
                 </mi> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     σ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      l 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       a 
                     </mi> 
                     <mo>
                       , 
                     </mo> 
                     <mi>
                       k 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (24d)</p>
    <p>with the soft-step-up function</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Δ 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Calculation with this ansatz yields results, which are successfully verified for Lennard-Jones-substances and dipole-substances in chap.10.</p>
    <p>Here, we have the typical behavior of first-order phase transitions: there is latent heat, the first derivative of free energy is discontinuous, different phases (e.g. liquid-gas) coexist at transition point.</p>
    <p>For second-order transitions, like in magnetic systems, the Landau function has no parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, so the differential is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Also, the partition function contains a φ-generated kinetic energy in the exponential.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              E 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (25a)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the energy generated by 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math>, and is a generalization of the kinetic energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, in Landau’s original ansatz</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (25b)</p>
    <p>For magnetic systems, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> specific magnetization, and the thermal potential is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, with interaction 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Without interaction, the free energy is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>In this way, we obtain the original Landau ansatz</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           12 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>At critical temperature T<sub>c</sub>: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mi>
              B 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           12 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>With the assumptions 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> near the critical temperature T<sub>c</sub>, minimizing the free energy with respect to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math> requires</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The solutions either 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, or</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ∝ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This yields for free energy the typical second-order transition:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msub> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                T 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 T 
               </mi> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &lt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &gt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> free energy, and its first derivative are continuous, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                b 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &lt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &gt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> specific heat (second derivative) is discontinuous.</p>
   </sec>
   <sec id="s4_2">
    <title>4.2. The Landau-Ising Model</title>
    <p>The dimensionless Landau-Ginzburg Hamiltonian density in d dimensions reads (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-1">
      [1]
     </xref> chap.7)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∇ 
           </mo> 
           <mo>
             ⋅ 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (26a)</p>
    <p>where ϕ = magnetization in the Ising model, with external field B it becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∇ 
           </mo> 
           <mo>
             ⋅ 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              → 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> (26b)</p>
    <p>with parameters:</p>
    <p>characteristic length α, dimensionless 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ∝ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> whose temperature variation drives phase transition, (positive) d-volume λ &gt; 0.</p>
    <p>The partition function is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
               </msup> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  φ 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (functional integral), the simplest approximation is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         A 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 φ 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, with A constant, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> minimizing the integral 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> the simplified integral becomes 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <mo stretchy="false">
            ( 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo stretchy="false">
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 φ 
               </mi> 
               <mo>
                 → 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 φ 
               </mi> 
               <mo>
                 → 
               </mo> 
              </mover> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             → 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where V = d-volume of the system.</p>
    <p>The free energy density becomes</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, free energy</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             o 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             ! 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msubsup> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (26c)</p>
    <p>Near T = T<sub>c</sub> critical temperature, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ∝ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, for B = 0 minimization solution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> gives 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, from this follows 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             ≥ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               6 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <msup> 
            <mi>
              μ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             &lt; 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ∝ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The free energy density becomes 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mtable columnalign="left"> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                T 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
            </mtd> 
           </mtr> 
           <mtr> 
            <mtd> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <msup> 
                <mi>
                  μ 
                </mi> 
                <mn>
                  4 
                </mn> 
               </msup> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mo>
               &lt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                T 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
            </mtd> 
           </mtr> 
          </mtable> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the internal energy density becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &gt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &lt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>is continuous at T<sub>c</sub> ( 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>), so there is no latent heat.</p>
    <p>The specific heat is discontinuous at T<sub>c</sub></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mi>
              B 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               u 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mfrac> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
                <msup> 
                 <mi>
                   μ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
                <mi>
                  β 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>With field B, minimization condition reads 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msubsup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, which is a reduced cubic 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, Cardano form 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               9 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                B 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               8 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mn>
                6 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               9 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                B 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               8 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mn>
                6 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with solution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>For 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, so critical exponent δ = 1/3, and for susceptibility 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          χ 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> we obtain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <msubsup> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          χ 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, so</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              χ 
            </mi> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                μ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &gt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mfrac> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msup> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mi>
                  μ 
                </mi> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mo>
             &lt; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>At the critical temperature T<sub>c</sub>, the susceptibility has a singularity.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Van-der-Waals Theory</title>
   <sec id="s5_1">
    <title>5.1. Basic vdWaals Theory</title>
    <p>The van der Waals equation for real gasses reads (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-7">
      [7]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-9">
      [9]
     </xref>)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mi>
            A 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mi>
              A 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (27a)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the molar particle density, p is pressure, T is temperature, and v<sub>m</sub> = VN<sub>A</sub>/N is molar volume, N<sub>A</sub> is the Avogadro constant, V is the volume, and N is the number of molecules, R = N<sub>A</sub>/k is the universal gas constant, k is the Boltzmann constant, and a and b are substance-specific constants.</p>
    <p>Another form of the vdWaals equation is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In specific form (per particle) the vdWaals eos becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (27b)</p>
    <p>The constant a expresses the strength of the molecular interactions, it has dimension [p V<sup>2</sup>], or [E V]. The constant b denotes the excluded self-volume of a particle.</p>
    <p>Ideal gas law is the limit a = 0, b = 0</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (28a)</p>
    <p>Another form ideal gas</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (28b)</p>
    <p>specific per particle 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, or 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> in terms of mean distance 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and inverse thermal energy β we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (28c)</p>
    <p>The isothermal compressibility becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and coefficient of thermal expansion,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mi>
                m 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>in the limit 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The vdWaals parameters can be calculated from molecular parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> = molecule diameter, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math> = characteristic energy of the inter-molecular potential.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         23.4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             min 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1.22 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.58 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, min. energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.58 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, Morse potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               exp 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           35 
         </mn> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           8 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         76.8 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref></p>
    <p>Derivation of van der Waals equation</p>
    <p>From the first-order partition function <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-14">
      [14]
     </xref></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           ! 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ζ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the inter-molecular potential, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ζ 
      </mi> 
     </math> thermal wavelength, we obtain for pressure 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             N 
           </mi> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, in variables 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             V 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           ≈ 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msup> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
              </msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (29a)</p>
    <p>The equation-of-state (eos) reads</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                v 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <munderover> 
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
           </munderover> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (29b)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is the own volume of the molecule, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the attractive (negative) energy density of the intermolecular potential, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, with u<sub>0</sub> = mean inter-molecular energy.</p>
    <p>We obtain the vdWaals eos in the form 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (29c)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s5_2">
    <title>5.2. Mean Distance in Ideal Gas</title>
    <p>The probability to find a particle at the distance from the origin between r and r + dr is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               4 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <msup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mi>
               V 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              N 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where we substituted 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, and a is the mean distance.</p>
    <p>Finally, taking the 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> limit we obtain</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The distribution peaks at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           max 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.874 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s5_3">
    <title>5.3. Liquid-gas Transition</title>
    <p>The vdWaals eos is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The critical temperature T<sub>c</sub> in the liquid-gas transition results from</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, follows 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           8 
         </mn> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           27 
         </mn> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           27 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>With reduced variables 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>vdWaals equation becomes universal</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (29d)</p>
    <p>and also and the compressibility ratio is universal 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.375 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref>).</p>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 5. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-14">
        [14]
       </xref> Below are shown four isotherms of the universal vdWaals equation in relative coordinates with the spinodal curve 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mfrac> 
   
          <mrow> 
    
           <mo>
            
     ∂
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     p
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mrow> 
    
           <mo>
            
     ∂
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     v
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </mfrac> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> (black dash-dot curve) and the saturation curve (red dash-dot curve). The critical point lies at the turning point 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mfrac> 
   
          <mrow> 
    
           <msup> 
     
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msup> 
    
           <mi>
            
     p
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mrow> 
    
           <mo>
            
     ∂
    
           </mo>
    
           <msup> 
     
            <mi>
              v 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msup> 
   
          </mrow> 
  
         </mfrac> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> on the orange isotherm. The saturation curve (left wing=fluid, right wing=gas) left (low volume) wing ends at the triple point, its points are determined by Maxwell’s equal-area rule 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   F
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              v 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     T
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   F
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              v 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     T
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              v 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     T
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              v 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     T
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, where 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     v
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     T
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <mfrac> 
   
          <mrow> 
    
           <mo>
            
     ∂
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     F
    
           </mi>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               v 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow> 
   
          <mrow> 
    
           <mo>
            
     ∂
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     V
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </mfrac> 
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId751.jpeg?20251027014626" />
    </fig>
    <p>Saturation curve</p>
    <p>Extended principle of corresponding states has been suggested in which 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>where ϕ is a substance-dependent dimensionless parameter, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>better candidate is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0.7 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The approximate saturation curve is <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-15">
      [15]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref>)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.37 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           7 
         </mtext> 
         <mtext>
           .49 
         </mtext> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           11.18 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3.69 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           17.93 
         </mn> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             0.7 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <fig id="fig6" position="float">
     <label>Figure 6</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 6. The family of saturation curves, showing the vdW curve as a member (blue curve). The blue dots are calculated from Lekner’s solution <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-16">
        [16]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId773.jpeg?20251027014627" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s6">
   <title>6. Lennard-Jones Substance</title>
   <sec id="s6_1">
    <title>6.1. Lennard-Jones Fluid</title>
    <p>The Lennard-Jones Potential is given by the following equation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-17">
      [17]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-18">
      [18]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             12 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>σ is the van der Waals radius = distance at which u = 0, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, where r<sub>0</sub> = molecule diameter, r is the distance between particles.</p>
    <p>Cut-off Lennard-Jones function</p>
    <p>Infinite potential at r = 0 is unrealistic, much better is the corresponding cut-off potential.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               12 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, normalized 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> has the form <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             min 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1.22 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.58 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="fig" rid="figFigures 7-9">
      Figures 7-9
     </xref>).</p>
    <fig id="fig7" position="float">
     <label>Figure 7</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 7. Normalized Lennard-Jones potential <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
        [13]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId784.jpeg?20251027014635" />
    </fig>
    <fig id="fig8" position="float">
     <label>Figure 8</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 8. Lennard-Jones fluid isobars p(v,T): (constant-pressure curves) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-18">
        [18]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId785.jpeg?20251027014633" />
    </fig>
    <fig id="fig9" position="float">
     <label>Figure 9</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 9. Phase diagram of the Lennard-Jones substance <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-19">
        [19]
       </xref>, star = critical point, circle indicates the vapor-liquid-solid triple point, triangle indicates the vapor-solid (fcc)-solid (hcp) triple point, solid lines indicate coexistence lines of two phases, dashed lines indicate the vapor-liquid spinodal.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId786.jpeg?20251027014635" />
    </fig>
    <p>The most important characteristic points of the Lennard-Jones potential are the critical point and the vapor-liquid-solid triple point.</p>
    <p>The critical point parameters are</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1.321 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.755 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.316 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.16 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.47 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.129 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.47 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         50.1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>The triple point parameters are</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         83.8 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, density fluid, solid 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.845 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.961 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.69 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.45 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.845 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.18 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.06 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0012 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.060 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         50.1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>gas (300K, 1bar): 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.7 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           19 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           cm 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.7 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           cm 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.3 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           7 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         cm 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         33 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>mean free path 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         52 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Comparison with measured values in LJ-Argon (see below)</p>
    <p>triple point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         83.7 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.68 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         bar 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.068 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.36 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.67 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>critical point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         150.8 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         48.3 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         bar 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.83 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0964 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.938 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Measured values for argon are as follows <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-20">
      [20]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-22">
      [22]
     </xref>.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.72 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.4 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0123 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         689 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mn>
         10 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         bar 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mtext>
          J 
        </mtext> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mtext>
            3 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mn>
         6.242 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           18 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext>
            m 
          </mtext> 
          <mtext>
            3 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.242 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext></mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mtext>
             A 
           </mtext> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.312 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mtext></mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mtext>
             A 
           </mtext> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.501 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         50.1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.026 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           300 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.000086 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         142.095 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mn>
         0.000086 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0123 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.336 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         nm 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.36 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           bar 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         83.8 
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       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
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       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
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           <mn>
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             × 
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           <mrow> 
            <mrow> 
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            <mo>
              / 
            </mo> 
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
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       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
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        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         137.7 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
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       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            m 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.69 
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      </mrow> 
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    <p>
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          T 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           bar 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
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       <mn>
         87.3 
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       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
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         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0.026 
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           <mo>
             × 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               87.3 
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            </mrow> 
            <mo>
              / 
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            <mrow> 
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          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
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       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
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         </mn> 
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       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         132.2 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
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       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.62 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>triple point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         83.7 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.68 
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       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         bar 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.068 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.36 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.67 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>critical point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         150.8 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         48.3 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         bar 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.83 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.097 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.978 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s6_2">
    <title>6.2. Lennard-Jones Radial Distribution Function</title>
    <p>The measured and calculated rdf functions of argon LJ-substance is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig10">
      Figure 10
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig11">
      Figure 11
     </xref>.</p>
    <fig id="fig10" position="float">
     <label>Figure 10</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 10. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-23">
        [23]
       </xref> The first comparison between the rdf of a real liquid from neutron scattering and the rdfs obtained independently by Scott and Bernal from RCPs of about 1000 equal spheres; period 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    l
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    a
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.75
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, distribution weight 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   g
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     r
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2.35
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, where 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   g
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     r
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     ∞
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, correlation length 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    l
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    c
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.68
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId875.jpeg?20251027014637" />
    </fig>
    <fig id="fig11" position="float">
     <label>Figure 11</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 11. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-24">
        [24]
       </xref> The radial distribution functions of solid (T = 50 K), liquid (T = 80 K), and gaseous argon (T = 300 K). The radii are given in reduced units of the molecular diameter (σ = 3.822Å).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId884.jpeg?20251027014636" />
    </fig>
    <p>Approximate parameters of radial distribution function</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <munder> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </munder> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    l 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>gas: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, extinction factor extfactor (r = 0.75/8) = 1.37, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.75 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         8 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mn>
         0.318 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.29 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
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          l 
        </mi> 
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          a 
        </mi> 
       </msub> 
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         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.75 
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    <p>fluid: 
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         = 
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       </mn> 
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         0.75 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, extfactor(r = l<sub>a</sub>/2) = 4.54, correlation length 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          c 
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          / 
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    <p>solid fcc: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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         1 
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          1 
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       <mn>
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       <mn>
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       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
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        <mn>
          1 
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       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.83 
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       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
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         <mn>
           1 
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       <mo>
         = 
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       <mn>
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       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
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         = 
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          / 
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           log 
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            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
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          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
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       <mo>
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       <mn>
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       <mtext>
           
       </mtext> 
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         <mn>
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         = 
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       <mn>
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          α 
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        <mn>
          2 
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       </msub> 
       <mo>
         = 
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       <mn>
         1.47 
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       <msub> 
        <mi>
          α 
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        <mn>
          1 
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         = 
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       <mn>
         3.83 
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       <mo>
         = 
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       <mn>
         2.6 
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       <msub> 
        <mi>
          α 
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        <mn>
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        </mn> 
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    <p>solid fcc theory: 
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       <mn>
         5.47 
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       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
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       <mn>
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           L 
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          α 
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         <mi>
           n 
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          α 
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       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>solid bcc theory: 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.47 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.61 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.86 
       </mn> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.39 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s6_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>6.3. Lennard-Jones Phase Transition Points and Parameters Argon</title>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>The used parameters are:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0123 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.4 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         50.1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             8 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.59 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Ar tr vapor-liquid-solid triple point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         83.7 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.67 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.05 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.36 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.87 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>fluid 80K: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.75 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.50 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Ar cr critical point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         150.8 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.978 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.47 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0964 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.317 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.29 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.75 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Ar gas 300 K, 1 bar</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.7 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           20 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           cm 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         26 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           7 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         cm 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         26 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         52 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Ar phase transitions</p>
    <p>fluid--&gt;gas at saturation curve:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.65...0.9 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> determined by Maxwell’s equal-area rule</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>fluid--&gt;solid at fluid-solid line:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.65...0.9 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> determined by Maxwell’s equal-area rule</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s7">
   <title>7. Dipole Substance</title>
   <sec id="s7_1">
    <title>7.1. Dipole-dipole Interaction</title>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mtext>
         ​ 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> in cgs, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.43 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           9 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mtext>
         m 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         14.3 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math> dipole moment 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>when both dipoles perpendicular to connection line, inverse direction:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with thermal screening</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msup> 
              <mi>
                e 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msup> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> in cgs</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>The singularity-free cutoff-dipole potential is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            Θ 
          </mi> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             Δ 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              Θ 
            </mi> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             Δ 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Δ 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the soft-step-up-function,</p>
    <p>and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is the soft-step-down-function.</p>
   </sec>
   <sec id="s7_2">
    <title>7.2. Dipole Substance Ethanol</title>
    <p>The following <xref ref-type="table" rid="table3">
      Table 3
     </xref> contains the relevant data for ethanol.</p>
    <table-wrap id="table3">
     <label>
      <xref ref-type="table" rid="table3">
       Table 3
      </xref></label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Table 3. Phase data ethanol <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-26">
        [26]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
      <tr> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">Critical pressure</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">6.25</p></td> 
       <td class="custom-bottom-td acenter" width="34.56%"><p style="text-align:center">MPa = MN/m<sup>2</sup></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">Critical temperature</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">513.9</p></td> 
       <td class="custom-top-td acenter" width="34.56%"><p style="text-align:center">K</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">Critical volume</p></td> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">169</p></td> 
       <td class="acenter" width="34.56%"><p style="text-align:center">cm<sup>3</sup>/mol</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">Triple point pressure</p></td> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">4.3 × 10<sup>−</sup><sup>10</sup></p></td> 
       <td class="acenter" width="34.56%"><p style="text-align:center">MPa = MN/m<sup>2</sup></p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">Triple point temperature</p></td> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">150</p></td> 
       <td class="acenter" width="34.56%"><p style="text-align:center">K</p></td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">Spec. volume (liquid)</p></td> 
       <td class="acenter" width="32.72%"><p style="text-align:center">58.7</p></td> 
       <td class="acenter" width="34.56%"><p style="text-align:center">cm<sup>3</sup>/mol</p></td> 
      </tr> 
     </table>
    </table-wrap>
    <p>Solid ethanol</p>
    <p>Ethanol’s crystal structure can involve different conformations of the ethanol molecules, including gauche and trans. The molecules are held together by hydrogen bonds.</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>The crystal structure of ethanol at 87 K. C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH, monoclinic mP, a = 5.377 (4), b = 6.882 (5), c = 8.255 (8) Ȧ,</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>β = 102.2 (1)˚, V = 298.6 Ȧ<sup>3</sup> at 87 K, Z = 4, Dx = 1.025 g cm<sup>−</sup><sup>3</sup>.</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.6 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.37 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.2 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.88 
       </mn> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.28 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         8.25 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.54 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The phase diagram of ethanol is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig12">
      Figure 12
     </xref>.</p>
    <fig id="fig12" position="float">
     <label>Figure 12</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 12. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-27">
        [27]
       </xref> A schematic phase diagram of ethanol. TP, BP, and CP are the triple point, the boiling point, and the critical point, respectively. The gray region above CP represents supercritical ethanol SCE. The broken line within SCE is the ridge of density fluctuations.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1028.jpeg?20251027014650" />
    </fig>
    <p>The rdf function of ethanol is shown in the following <xref ref-type="fig" rid="fig13">
      Figure 13
     </xref>.</p>
    <fig id="fig13" position="float">
     <label>Figure 13</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 13. rdf function for ethanol = ethanol and water-ethanol interactions at three ethanol concentrations x<sub>et</sub> = 0.2, 0.22, 0.5 at T = 300K <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-28">
        [28]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1029.jpeg?20251027014651" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s7_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>7.3. Dipole Substance Ethanol Transition Points</title>
    <p>Maximum energy OH hydrogen bonding potential is V<sub>0</sub> = 0.216 eV (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-26">
      [26]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-29">
      [29]
     </xref>),</p>
    <p>hydrogen bonding dipole interaction potential is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> with the</p>
    <p>non-singular cutoff-dipole potential</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            Θ 
          </mi> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             Δ 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              Θ 
            </mi> 
            <mi>
              H 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             Δ 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Δ 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the soft-step-up-function, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is the soft-step-down-function and the ε-parameter, in analogy to LJ-potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0542 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.4 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The used parameters are:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.6 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.0542 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           5.2 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mtext></mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mtext>
             A 
           </mtext> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.85 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         61.75 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0542 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Critical point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         513 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.0445 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.0542 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.0445 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.218 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.242 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.602 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          5 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
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          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.25 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           6.25 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           61.75 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.101 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         169 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mtext>
             cm 
           </mtext> 
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          <mtext>
            3 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           mol 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.80 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           22 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mtext>
           cm 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           169 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             24 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           6.022 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             23 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
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        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         280.6 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.55 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.5 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             2.5 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.064 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Triple point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         150 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
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         </mn> 
        </mrow> 
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       </mtext> 
       <msup> 
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         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
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       <mi>
         β 
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       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
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        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.013 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.17 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.3 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4.3 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
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          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           61.75 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.696 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
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          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         58.7 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mtext>
             cm 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mtext>
            3 
          </mtext> 
         </msup> 
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          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           mol 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
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         <mn>
           58.7 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
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           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             24 
           </mn> 
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         </msup> 
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        <mrow> 
         <mn>
           6.022 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             23 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
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       </mfrac> 
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        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         9.75 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2.13 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext></mtext> 
           <mover accent="true"> 
            <mtext>
              A 
            </mtext> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
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          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.13 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.48 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
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          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         587 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mtext>
             cm 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mtext>
            3 
          </mtext> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           mol 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           587 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             24 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           6.022 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             23 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
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        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         97.5 
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       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             4.6 
           </mn> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mtext></mtext> 
           <mover accent="true"> 
            <mtext>
              A 
            </mtext> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.6 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.05 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         9. 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>melting (p=1bar) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         159 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.93 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s8">
   <title>8. Landau Theory for Solid-Fluid-Gas: Ansatz and Basic Properties</title>
   <sec id="s8_1">
    <title>8.1. Ansatz</title>
    <p>We start with a generalized Landau ansatz for the partition function as a functional integral <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-1">
      [1]
     </xref></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            D 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the intermolecular potential, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math> is a test function from a parameterized function family 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, the average distance 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and the inverse thermal energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The functional integral is expanded with differentials: volume 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (assuming cylindrical symmetry) and functional</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, and integrated accordingly.</p>
    <p>The test function family must encompass radial distribution functions (rdf) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, since they describe the distribution of available states, we have the</p>
    <p>ansatz 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is a function of the average distance 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (resp. average volume per particle v), the inverse thermal energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, and the parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The potential has the form 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> is the particle radius, resp. the repulsive hardcore-radius, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is the maximum potential energy, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ε 
      </mi> 
     </math> is the characteristic energy in the Lennard-Jones potential.</p>
    <p>The simplest form for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is exponential damping with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        λ 
      </mi> 
     </math> (states outside the average distance are of no importance) : 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            → 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, it is shown to be correct, since it yields the ideal gas law in the limit of zero interaction u = 0.</p>
    <p>The form of the rdf function is based on the known form for the three aggregates (gas, fluid, solid)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <munder> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </munder> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    l 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (30a)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the correlation length, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are the lattice constants of the underlying solid ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> or more, depending on the molecule symmetry), 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are the corresponding amplitudes, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is step-up function,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The angular factor 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the axial part, which is introduced for a non-radial (axially symmetric) potential, e.g. for the dipole potential, where θ is the polar angle, and the angle factor becomes simply 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             00 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             01 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The idealized form of the rdf function for the three aggregates is then (radial part)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (30b)</p>
    <p>pure unitstep-up function Θ, no correlation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <munder> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </munder> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    l 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (30c)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <munder> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </munder> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               cos 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    l 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (30d)</p>
    <p>pure harmonic (periodic with lattice constants 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>).</p>
    <p>With this ansatz we obtain the general Landau function</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msub> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Θ 
          </mi> 
          <mi>
            H 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  l 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mstyle displaystyle="true"> 
              <munder> 
               <mo>
                 ∑ 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </munder> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   π 
                 </mi> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     σ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      l 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       a 
                     </mi> 
                     <mo>
                       , 
                     </mo> 
                     <mi>
                       k 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (30e)</p>
    <p>with parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We can skip the step-function in the general Landau function, if we limit the range of r to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, so the general Landau function becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  l 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mstyle displaystyle="true"> 
              <munder> 
               <mo>
                 ∑ 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </munder> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 cos 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                 <mi>
                   π 
                 </mi> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     σ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      l 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       a 
                     </mi> 
                     <mo>
                       , 
                     </mo> 
                     <mi>
                       k 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (30f)</p>
    <p>The partition function becomes then</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ε 
           </mi> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mstyle displaystyle="true"> 
               <mrow> 
                <munderover> 
                 <mo>
                   ∫ 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    = 
                  </mo> 
                  <mi>
                    σ 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                </munderover> 
                <mrow> 
                 <mstyle displaystyle="true"> 
                  <mrow> 
                   <munderover> 
                    <mo>
                      ∫ 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       θ 
                     </mi> 
                     <mo>
                       = 
                     </mo> 
                     <mn>
                       0 
                     </mn> 
                    </mrow> 
                    <mi>
                      π 
                    </mi> 
                   </munderover> 
                   <mrow> 
                    <mn>
                      2 
                    </mn> 
                    <mi>
                      π 
                    </mi> 
                    <msup> 
                     <mi>
                       r 
                     </mi> 
                     <mn>
                       2 
                     </mn> 
                    </msup> 
                    <mi>
                      sin 
                    </mi> 
                    <mi>
                      θ 
                    </mi> 
                    <mtext>
                        
                    </mtext> 
                    <mi>
                      d 
                    </mi> 
                    <mi>
                      θ 
                    </mi> 
                    <mtext>
                        
                    </mtext> 
                    <mi>
                      d 
                    </mi> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mstyle displaystyle="true"> 
                     <munder> 
                      <mo>
                        ∑ 
                      </mo> 
                      <mi>
                        k 
                      </mi> 
                     </munder> 
                     <mrow> 
                      <mfrac> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          ∂ 
                        </mo> 
                        <mi>
                          φ 
                        </mi> 
                        <mrow> 
                         <mo>
                           ( 
                         </mo> 
                         <mrow> 
                          <mi>
                            r 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            θ 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            σ 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            λ 
                          </mi> 
                          <mo>
                            ; 
                          </mo> 
                          <msub> 
                           <mi>
                             c 
                           </mi> 
                           <mi>
                             k 
                           </mi> 
                          </msub> 
                         </mrow> 
                         <mo>
                           ) 
                         </mo> 
                        </mrow> 
                       </mrow> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          ∂ 
                        </mo> 
                        <msub> 
                         <mi>
                           c 
                         </mi> 
                         <mi>
                           k 
                         </mi> 
                        </msub> 
                       </mrow> 
                      </mfrac> 
                      <mtext>
                          
                      </mtext> 
                      <mi>
                        exp 
                      </mi> 
                      <mrow> 
                       <mo>
                         ( 
                       </mo> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          − 
                        </mo> 
                        <mi>
                          β 
                        </mi> 
                        <mtext>
                            
                        </mtext> 
                        <mi>
                          u 
                        </mi> 
                        <mrow> 
                         <mo>
                           ( 
                         </mo> 
                         <mrow> 
                          <mi>
                            r 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            θ 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            σ 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            ε 
                          </mi> 
                         </mrow> 
                         <mo>
                           ) 
                         </mo> 
                        </mrow> 
                       </mrow> 
                       <mo>
                         ) 
                       </mo> 
                      </mrow> 
                     </mrow> 
                    </mstyle> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                 </mstyle> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (31)</p>
    <p>We can set 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, and measure radius in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and energy in 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and skip 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> in the following.</p>
    <p>We obtain the minimal parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by minimization of free energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> or equivalently by maximization of Z.</p>
    <p>The minimal parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> determine the rdf 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in the partition function.</p>
    <p>The other method of fixing the parameters is to solve the Hypernetted-Chain-Ornstein-Zernicke equation in order to find the rdf (see B.3).</p>
    <p>The rdf function is uniquely determined by the intermolecular potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and the same is valid for the rdf function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in Z resulting from the maximization of Z, therefore the two resulting parameter sets 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> should be identical. This is indeed the case for the two intermolecular potentials considered here: Lennard-Jones potential and dipole potential, as shown in chap. 12 and chap. 13.</p>
   </sec>
   <sec id="s8_2">
    <title>8.2. Calculation</title>
    <p>Calculation methods</p>
    <p>In thermodynamics, the main task is the evaluation of multiple indefinite integrals with parameters.</p>
    <p>Such integrals are in most cases not solvable in closed form, i.e. as expressions in parameters and variables using elementary functions (e.g. sin, exp) and special functions (e.g. Bessel functions, Gamma function).</p>
    <p>The usual ansatz with a cut-off power series expansion (for exp) does not work, because the Boltzmann exponent 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is not necessarily small.</p>
    <p>Basically, two calculation methods are applicable here.</p>
    <p>Here, the integral is evaluated pointwise on a multidimensional lattice for parameters c<sub>k</sub> and variables ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>) and then interpolated or fitted (in polynomials or trigonometric functions) to obtain a closed expression. The calculation time grows as 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, where N is the number of lattice points in one dimension, n<sub>v</sub> and n<sub>p</sub> is the number of variables (here n<sub>v</sub> = 4) and the number of parameters (here n<sub>p</sub> = 5, ..., 8). In practice, one needs lattices with N = 400 - 1000 points in order to obtain reliable results. This is viable only with massive parallel processing on supercomputers.</p>
    <p>Here, one replaces the parametric indefinite integral by a symbolic quadrature sum on a linear equidistant lattice, using some quadrature formula, e.g. Clenshaw-Curtis quadrature with weights w<sub>k</sub>. An indefinite integral is represented by multiplying each summand by a stepup-function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where x is the integration variable and X is the upper limit variable.</p>
    <p>In this way, the summation is variable, the lattice points 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> do not contribute.</p>
    <p>The transformation scheme is for the simplest quadrature rule:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munderover> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            w 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We obtain a closed symbolic expression in parameters p<sub>k</sub> and integration limit X, which is easy to handle, but needs a large memory.</p>
    <p>The expression value converges with the simplest Clenshaw-Curtis quadrature</p>
    <p>against the true value with an error 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where h is the lattice stepsize</p>
    <p>and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the average value of the integrand derivative.</p>
    <p>On a 3.5 GHz workstation with 12 parallel processes, the calculation time for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with a DD-potential is 100s, the calculation of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> on a N = 80 lattice takes about 10 h, and needs about 30GB memory per process, total memory needed is about 400 GB.</p>
    <p>Numerical discretization error</p>
    <p>The numerical discretization error in λ and β is approximately equal to the stepsize of the lattice.</p>
    <p>An estimated error is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.05 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for the value range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, where the characteristic points lie, which yields average relative errors 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.03 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         0.03 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The relative error of p can be estimated from the ideal gas eos 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, namely 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.12 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, which is roughly in agreement with the observed numerical error.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s9">
   <title>9. Partition Function for Ideal Gas and vdWaals-Gas</title>
   <p>For the ideal gas, the potential is zero, and the rdf is the unitstep function.</p>
   <p>In the following, we set 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and measure radius in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, and energy in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The Landau function for the ideal gas becomes simply</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where we set for the volume (per particle) 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and the partition function is</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <munderover> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <munderover> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </munderover> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   φ 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    i 
                  </mi> 
                  <mi>
                    d 
                  </mi> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <mi>
                    λ 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ∂ 
                </mo> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
               </mrow> 
              </mfrac> 
              <mn>
                4 
              </mn> 
              <mi>
                π 
              </mi> 
              <msup> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> (32a)</p>
   <p>It can be evaluated analytically with the result</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msubsup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mn>
                64 
              </mn> 
              <mi>
                π 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mi>
                e 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
            <mi>
              exp 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mfrac> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <msup> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> (32b)</p>
   <p>For the pressure we obtain</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            i 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            log 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             Z 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              16 
            </mn> 
            <mi>
              exp 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 / 
               </mo> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              16 
            </mn> 
            <mi>
              exp 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 / 
               </mo> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (33a)</p>
   <p>and the limit 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            6 
          </mn> 
          <mi>
            e 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            16 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              16 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (33b)</p>
   <p>which is the ideal gas law with a van-der-Waals self-volume 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          6 
        </mn> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          16 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        8.78 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The naive expectation value for the self-volume is a cube with side length 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and self-volume 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          00 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        8 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, so the naive assessment is quite good.</p>
   <sec id="s9_1">
    <title>9.1. vdWaals Gas with Lennard-Jones Potential</title>
    <p>A vdWaals gas is ideal gas with a (weak) potential correction.</p>
    <p>The pressure obeys the vdWaals eos</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In case of the Lennard-Jones potential we have the partition function</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <munderover> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  = 
                </mo> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  = 
                </mo> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
               </mrow> 
              </munderover> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   φ 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     λ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ∂ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mi>
                 exp 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   β 
                 </mi> 
                 <mtext>
                     
                 </mtext> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    u 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     c 
                   </mi> 
                   <mi>
                     L 
                   </mi> 
                   <mi>
                     J 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (34)</p>
    <p>and the pressure</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (35)</p>
    <p>which can calculated numerically on a λ-β-lattice <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref>.</p>
    <p>The ideal gas invariant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is equal 1, for the vdWaals gas it reads</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            b 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (36)</p>
    <p>For the vdWaals-LJ gas-fluid it has the form (<xref ref-type="fig" rid="fig14">
      Figure 14
     </xref>).</p>
    <fig id="fig14" position="float">
     <label>Figure 14</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 14. State equation of vdWaals-Lennard-Jones gas-fluid.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1270.jpeg?20251027014710" />
    </fig>
    <p>We fit 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        E 
      </mi> 
     </math> with the vdWaals eos 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and obtain the result for the vdWaals parameters</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         15.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         29 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s9_2">
    <title>9.2. vdWaals Gas with Dipole Potential</title>
    <p>In case of the dipole potential we have the partition function</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <munderover> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
                <mo>
                  = 
                </mo> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
                <mo>
                  = 
                </mo> 
                <mi>
                  π 
                </mi> 
               </mrow> 
              </munderover> 
              <mrow> 
               <mstyle displaystyle="true"> 
                <mrow> 
                 <munderover> 
                  <mo>
                    ∫ 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     = 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mo>
                     = 
                   </mo> 
                   <mi>
                     λ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </munderover> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      φ 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mo>
                       ( 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <mi>
                        r 
                      </mi> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mi>
                        λ 
                      </mi> 
                     </mrow> 
                     <mo>
                       ) 
                     </mo> 
                    </mrow> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      λ 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                  <mi>
                    π 
                  </mi> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                  </msup> 
                  <mi>
                    sin 
                  </mi> 
                  <mi>
                    θ 
                  </mi> 
                  <mi>
                    exp 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                    <mi>
                      β 
                    </mi> 
                    <mtext>
                        
                    </mtext> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       u 
                     </mi> 
                     <mrow> 
                      <mi>
                        c 
                      </mi> 
                      <mi>
                        D 
                      </mi> 
                      <mi>
                        D 
                      </mi> 
                     </mrow> 
                    </msub> 
                    <mrow> 
                     <mo>
                       ( 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <mi>
                        r 
                      </mi> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mn>
                        1 
                      </mn> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mn>
                        1 
                      </mn> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mi>
                        θ 
                      </mi> 
                     </mrow> 
                     <mo>
                       ) 
                     </mo> 
                    </mrow> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
               </mstyle> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 θ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (37)</p>
    <p>and the pressure</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (38)</p>
    <p>which can calculated numerically on a λ-β-lattice <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref>.</p>
    <p>For the vdWaals-dipole gas-fluid the invariant E has the form <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="fig15">
      Figure 15
     </xref>).</p>
    <fig id="fig15" position="float">
     <label>Figure 15</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 15. State equation of vdWaals-dipole gas-fluid.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1283.jpeg?20251027014714" />
    </fig>
    <p>Fitting E with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> yields the result for the vdWaals parameters</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         48.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         92.7 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s10">
   <title>10. Calculation of the Radial Distribution Function from Hypernetted-Chain-Ornstein-Zernicke Equation</title>
   <sec id="s10_1">
    <title>10.1. Potentials</title>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>The general potential function has the form 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, where σ is the hard-core radius, and ε is the characteristic energy, and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> is the maximal energy.</p>
    <p>The hard-core part of the potential is made non-singular and step-like by a cut-off.</p>
    <p>We have the following typical intermolecular potentials</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mn>
               12 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  σ 
                </mi> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </msup> 
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         </mfrac> 
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        <mo>
          ) 
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      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="fig" rid="fig16">
      Figure 16
     </xref>),</p>
    <fig id="fig16" position="float">
     <label>Figure 16</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 16. Plot 

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    u
   
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           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     L
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     J
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
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    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     r
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
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           <mn>
            
     1
    
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     ,
    
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           <mn>
            
     1
    
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          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1296.jpeg?20251027014719" />
    </fig>
    <p>
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           c 
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         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
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          ( 
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           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
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         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           , 
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         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
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          ) 
        </mo> 
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            Θ 
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         </msub> 
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             r 
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             , 
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         </msub> 
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             r 
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             , 
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           <mi>
             θ 
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        <mo>
          ) 
        </mo> 
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      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with the soft-stepdown function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
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          ( 
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           r 
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         <mo>
           , 
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         <mi>
           σ 
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         <mo>
           , 
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         <mi>
           Δ 
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           <mfrac> 
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             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
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            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
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             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               σ 
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           </mfrac> 
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         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, and the pure cut-off dipole potential 
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         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
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          ( 
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           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
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         <mo>
           , 
         </mo> 
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           Δ 
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         <mi>
           r 
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           r 
         </mi> 
         <mo>
           + 
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       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="fig" rid="fig17">
      Figure 17
     </xref>)</p>
    <fig id="fig17" position="float">
     <label>Figure 17</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 17. Plot 

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          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
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     D
    
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     D
    
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    (
   
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     r
    
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     ,
    
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     ,
    
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            <mi>
              π 
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            <mo>
              / 
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          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1305.jpeg?20251027014721" />
    </fig>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            Θ 
          </mi> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0.1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              Θ 
            </mi> 
            <mi>
              L 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               0.1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             C 
           </mi> 
           <mi>
             B 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0.1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with the pure cut-off Coulomb potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="fig" rid="fig18">
      Figure 18
     </xref>)</p>
    <fig id="fig18" position="float">
     <label>Figure 18</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 18. Plot 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    u
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     C
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     B
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     r
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1
    
           </mn>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1312.jpeg?20251027014719" />
    </fig>
    <p>In analogy to the Lennard-Jones potential, we distinguish te maximum energy V<sub>0</sub>, and the characteristic energy ε = V<sub>0</sub>/4.</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>The intermolecular potential determines the physical properties (like phase transitions) and the structure (crystal form) of a substance.</p>
    <p>We deal here mainly with three potentials and corresponding substances: Lennard-Jones (LJ), dipole (D), and ionic (C).</p>
    <p>A typical LJ-substance is argon, or more generally noble gases. Here we use argon as the standard representative of a LJ-substance.</p>
    <p>Many organic fluids are dipole substances, a typical example are alcohols, the best known being methanol and ethanol with a hydrogen bond OH-dipole potential (OH-bond energy V<sub>0</sub> ≈ 0.26eV) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-27">
      [27]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-29">
      [29]
     </xref>.</p>
    <p>Water is a special case, since it has two potentials: OH-dipole potential and covalent LJ-potential; accordingly, water consists of two liquids: high-density covalent-bound phase and low-density OH-dipole-bound phase with tetraedric structure (this phase is dominant in water ice) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-30">
      [30]
     </xref>.</p>
    <p>Here we use ethanol and methanol as the standard representatives of a dipole-substance.</p>
    <p>For solid methanol we have the crystal structure:</p>
    <p>-solid orthorombic: different xyz-lattice constants 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, all angles 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>For solid ethanol, the z-axis is slightly skewed, we have the crystal structure</p>
    <p>-solid monoclinic: different xyz-lattice constants 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         102 
       </mn> 
       <mo>
         ˚ 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Since the solid ethanol structure is approximately orthorombic, we assume for the solid dipole-substance the orthorombic crystalline structure.</p>
    <p>Typical ionic substances are salts, e.g. sodium chloride NaCl. They have much higher melting points, because the Coulomb potentiall is much stronger than the dipole potential.</p>
   </sec>
   <sec id="s10_2">
    <title>10.2. Phase Transitions</title>
    <p>For the three potentials represented by three substances</p>
    <p>we obtain the following phase transition data.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0123 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.4 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           A 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         50.1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Triple point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         83.7 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.67 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.05 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.36 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.87 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Critical point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         150.8 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.978 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.47 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0964 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.317 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.6 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ε 
          </mi> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.065 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
           eV 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           17.6 
         </mn> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msup> 
          <mtext></mtext> 
          <mover accent="true"> 
           <mtext>
             A 
           </mtext> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3.7 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         591 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.065 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.26 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         V 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           O 
         </mi> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Critical point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         513 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.0542 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.0445 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.46 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.25 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           6.25 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           591 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.0105 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         280.6 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.55 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.5 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Triple point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         150 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.065 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.013 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5.0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.3 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           4.3 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           591 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.73 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         9.75 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           A 
         </mtext> 
         <mo>
           ˙ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.13 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.85 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         2.5 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           NaCl 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.27 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           NaCl 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.067 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           NaCl 
         </mtext> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.8 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext></mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mtext>
          A 
        </mtext> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Triple point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1074 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.00721 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1.067 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.00721 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         148 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Critical point</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1738 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.1726 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         eV 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1.067 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0.1726 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.18 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s10_3">
    <title>10.3. Calculation of the Radial Distribution Function for Lennard-Jones Fluid</title>
    <p>The Hypernetted-Chain-Ornstein-Zernicke equation (HCOZ) reads</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  g 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   R 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                log 
              </mi> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>concisely 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              log 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We make the general ansatz for the radial distribution function (rdf)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <munder> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </munder> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Δ 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the soft-step-up-function with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Here lc is the damping length and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> describe the amplitudes and the periods of the harmonics involved in the rdf.</p>
    <p>The harmonics are determined by the crystalline geometry of the solid.</p>
    <p>Theoretical values are (lattice unit a, normally 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>)</p>
    <p>For Lennard-Jones, we choose the fcc-ansatz, i.e. n = 2 harmonics, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The integral becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 R 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              log 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>we can set σ = 1, ε = 1, and unit(r) = σ, unit(energy) = ε, then we reformulate HC-equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           ≡ 
         </mo> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>as a minimization problem on lattice L(r)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <munder> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            ∈ 
          </mo> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </munder> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
               <mi>
                 i 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               ρ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                α 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            | 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         min 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>with a function solution 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with coefficients, which are functions of the parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In the limit 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>follows 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, which is an extended limit for small 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>With the above ansatz for the Lennard-Jones radial distribution function with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and error minimization of the HCOZ equation we obtain the numerical solution</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, equivalently 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The results for rdf function are the following <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref>.</p>
    <p>The dependence on β is weak, the dependence on ρ is negligible (the sporadic bumps are numerical artefacts) (<xref ref-type="fig" rid="fig19">
      Figure 19
     </xref>):</p>
    <fig id="fig19" position="float">
     <label>Figure 19</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 19. rdf function for LJ-substance in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  ρ
 
        </mi>

       </math> for r = 1.4, HCOZ equation.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1485.jpeg?20251027014727" />
    </fig>
    <p>A typical r-profile is (here fluid near the critical point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.35 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>) (<xref ref-type="fig" rid="fig20">
      Figure 20
     </xref>).</p>
    <fig id="fig20" position="float">
     <label>Figure 20</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 20. rdf function r-profile for 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   β
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   ρ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.4
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>,

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   λ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.35
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1496.jpeg?20251027014727" />
    </fig>
    <p>As in other calculations, there is a sharp minimum at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.5 
       </mn> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s10_4">
    <title>10.4. Calculation of the Radial Distribution Function for Dipole Fluid</title>
    <p>The Hypernetted-Chain-Ornstein-Zernicke equation (HCOZ) reads</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           log 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mi>
                  g 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     θ 
                   </mi> 
                   <mn>
                     0 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                log 
              </mi> 
              <mtext>
                  
              </mtext> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   θ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
              <mi>
                u 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   θ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <msubsup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           ϕ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>concisely 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           u 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              log 
            </mi> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mi>
              u 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mi>
         ϕ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We make the general ansatz for the radial distribution function (rdf)</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         exp 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <munder> 
           <mo>
             ∑ 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </munder> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             exp 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Δ 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is the soft-step-up-function with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ≪ 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Here lc is the damping length and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> describe the amplitudes and the periods of the harmonics involved in the rdf, θ is the polar angle variable, α<sub>0</sub> is the amplitude of the spherically symmetric part of rdf.</p>
    <p>We have here two-dimensional positional space with two variables 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The harmonics are determined by the crystalline geometry of the solid.</p>
    <p>For the dipole potential, we make the rdf ansatz for orthorombic (see above), i.e. n = 3 harmonics, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>With the above ansatz for the dipole radial distribution function with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and error minimization of the HCOZ equation we obtain the numerical solution 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, equivalently 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref>, with coefficients 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, which are functions of the parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The results for rdf function are as follows <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="figFigures 21-23">
      Figures 21-23
     </xref>).</p>
    <p>The dependence on 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math> is significant for small values only, there is practically no dependence on 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ρ 
      </mi> 
     </math>, resp. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        λ 
      </mi> 
     </math>.</p>
    <fig id="fig21" position="float">
     <label>Figure 21</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 21. rdf function for D-substance in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  ρ
 
        </mi>

       </math> for r = 1.2, θ = 0.78, HCOZ equation.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1549.jpeg?20251027014731" />
    </fig>
    <p>We show calculated specific rdf profiles for D-substance (average distance 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        λ 
      </mi> 
     </math> in σ, inverse thermal energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        β 
      </mi> 
     </math> in 1/ε).</p>
    <fig id="fig22" position="float">
     <label>Figure 22</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 22. rdf function r-θ-profile for 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   β
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.5
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   λ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   2.5
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1561.jpeg?20251027014730" />
    </fig>
    <fig id="fig23" position="float">
     <label>Figure 23</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 23. rdf function r-profile for 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   β
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>,

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   λ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.18
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   θ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.78
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1572.jpeg?20251027014733" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s10_5">
    <title>10.5. Minimization of Free Energy for Lennard-Jones Fluid</title>
    <p>We obtain the minimal parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by minimization of free energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> pointwise on 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> lattice and fitting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Here 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        λ 
      </mi> 
     </math> is the average distance and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is the Boltzmann factor.</p>
    <p>The minimization on lattice is very time-consuming, so it was made with low relative precision (only 0.01) in order to reduce calculation time. The calculation time for a 81 × 81 point lattice with 12 parallel processes was t = 8 h, with memory 12 × 7 + 30 GB.</p>
    <p>The results for the parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are in the same range as from the HCOZ calculation, but differ somewhat in the 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>-dependence <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="fig24">
      Figure 24
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig25">
      Figure 25
     </xref>).</p>
    <fig id="fig24" position="float">
     <label>Figure 24</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 24. rdf function for LJ-substance in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> for r = 1., free energy minimization.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1597.jpeg?20251027014736" />
    </fig>
    <p>However, the rdf function near the saturation curve and the critical point are very similar, as well as the results for the free energy F.</p>
    <p>A typical r-profile is (here fluid near the critical point 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.35 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>), compare the HCOZ profile in chap. 10.3.</p>
    <fig id="fig25" position="float">
     <label>Figure 25</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 25. rdf function r-profile for 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   β
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   λ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.35
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1609.jpeg?20251027014734" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s10_6">
    <title>10.6. Minimization of Free Energy for Dipole Fluid</title>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> We obtain the minimal parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> by minimization of</p>
    <p>free energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> pointwise on 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> lattice and fitting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in</p>
    <p>the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Here 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        λ 
      </mi> 
     </math> is the average distance and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is the Boltzmann factor.</p>
    <p>The results for the parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are in the same range as from the HCOZ calculation, but differ somewhat in the 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> behavior. However, the rdf function near the saturation curve and the critical point are very similar, as well as the results for the free energy F.</p>
    <p>The minimization was made with low relative precision (only 0.01) in order to reduce calculation time. Still, the calculation time for a 81x81 point lattice with 12 parallel processes was t = 83h, with memory 12x8 + 31 GB.</p>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>The results for the parameters 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> are in the same range as from the HCOZ calculation, but differ somewhat in the 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> behavior (<xref ref-type="fig" rid="fig26">
      Figure 26
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig27">
      Figure 27
     </xref>).</p>
    <fig id="fig26" position="float">
     <label>Figure 26</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 26. rdf function for D-substance in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> for r = 1.2, θ = 0.78, free energy minimization.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1637.jpeg?20251027014738" />
    </fig>
    <p>However, the rdf function near the saturation curve and the critical point are very similar, as well as the results for the free energy F.</p>
    <p>A typical rdf profile near critical point is ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.18 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>), compare the HCOZ profile in chap. 10.4.</p>
    <fig id="fig27" position="float">
     <label>Figure 27</label>
     <caption>
      <title>Figure 27. rdf function r-profile for 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   β
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.1
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   λ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   1.18
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   θ
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0.78
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1649.jpeg?20251027014737" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s11">
   <title>11. Partition Function and Free Energy with Calculated Radial Distribution Function</title>
   <p>We start with the general Landau function ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        σ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>)</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          exp 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <munder> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </munder> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
              <mi>
                cos 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mi>
                  π 
                </mi> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     l 
                   </mi> 
                   <mrow> 
                    <mi>
                      a 
                    </mi> 
                    <mo>
                      , 
                    </mo> 
                    <mi>
                      k 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              00 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              01 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mi>
            cos 
          </mi> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (39a)</p>
   <p>where we inserted the angular factor 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            00 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            01 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mi>
          cos 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of the dipole potential, and the parameters are 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <msub> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The general partition function is then</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <munder> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </munder> 
          <mrow> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <mrow> 
             <munderover> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </munderover> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mstyle displaystyle="true"> 
                 <mrow> 
                  <munderover> 
                   <mo>
                     ∫ 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mo>
                      = 
                    </mo> 
                    <mn>
                      1 
                    </mn> 
                   </mrow> 
                   <mi>
                     λ 
                   </mi> 
                  </munderover> 
                  <mrow> 
                   <mstyle displaystyle="true"> 
                    <mrow> 
                     <munderover> 
                      <mo>
                        ∫ 
                      </mo> 
                      <mrow> 
                       <mi>
                         θ 
                       </mi> 
                       <mo>
                         = 
                       </mo> 
                       <mn>
                         0 
                       </mn> 
                      </mrow> 
                      <mi>
                        π 
                      </mi> 
                     </munderover> 
                     <mrow> 
                      <mn>
                        2 
                      </mn> 
                      <mi>
                        π 
                      </mi> 
                      <msup> 
                       <mi>
                         r 
                       </mi> 
                       <mn>
                         2 
                       </mn> 
                      </msup> 
                      <mi>
                        sin 
                      </mi> 
                      <mi>
                        θ 
                      </mi> 
                      <mtext>
                          
                      </mtext> 
                      <mi>
                        d 
                      </mi> 
                      <mi>
                        θ 
                      </mi> 
                      <mtext>
                          
                      </mtext> 
                      <mi>
                        d 
                      </mi> 
                      <mi>
                        r 
                      </mi> 
                      <mstyle displaystyle="true"> 
                       <munder> 
                        <mo>
                          ∑ 
                        </mo> 
                        <mi>
                          k 
                        </mi> 
                       </munder> 
                       <mrow> 
                        <mfrac> 
                         <mrow> 
                          <mo>
                            ∂ 
                          </mo> 
                          <mi>
                            φ 
                          </mi> 
                          <mrow> 
                           <mo>
                             ( 
                           </mo> 
                           <mrow> 
                            <mi>
                              r 
                            </mi> 
                            <mo>
                              , 
                            </mo> 
                            <mi>
                              θ 
                            </mi> 
                            <mo>
                              , 
                            </mo> 
                            <mi>
                              λ 
                            </mi> 
                            <mo>
                              ; 
                            </mo> 
                            <msub> 
                             <mi>
                               c 
                             </mi> 
                             <mi>
                               k 
                             </mi> 
                            </msub> 
                           </mrow> 
                           <mo>
                             ) 
                           </mo> 
                          </mrow> 
                         </mrow> 
                         <mrow> 
                          <mo>
                            ∂ 
                          </mo> 
                          <msub> 
                           <mi>
                             c 
                           </mi> 
                           <mi>
                             k 
                           </mi> 
                          </msub> 
                         </mrow> 
                        </mfrac> 
                        <mtext>
                            
                        </mtext> 
                        <mi>
                          exp 
                        </mi> 
                        <mrow> 
                         <mo>
                           ( 
                         </mo> 
                         <mrow> 
                          <mo>
                            − 
                          </mo> 
                          <mi>
                            β 
                          </mi> 
                          <mtext>
                              
                          </mtext> 
                          <mi>
                            u 
                          </mi> 
                          <mrow> 
                           <mo>
                             ( 
                           </mo> 
                           <mrow> 
                            <mi>
                              r 
                            </mi> 
                            <mo>
                              , 
                            </mo> 
                            <mi>
                              θ 
                            </mi> 
                           </mrow> 
                           <mo>
                             ) 
                           </mo> 
                          </mrow> 
                         </mrow> 
                         <mo>
                           ) 
                         </mo> 
                        </mrow> 
                       </mrow> 
                      </mstyle> 
                     </mrow> 
                    </mrow> 
                   </mstyle> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mstyle> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mi>
                d 
              </mi> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mstyle> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (39b)</p>
   <p>integrated over parameters 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> in within a suitable range.</p>
   <p>and the general free energy is 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        log 
      </mi> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The fundamental thermodynamic are the average distance 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> (resp. average volume per particle v), and the inverse thermal energy 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Now, we obtain the actual free energy 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> by minimization of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mmultiscripts> 
         <mrow></mrow> 
         <mprescripts /> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <none /> 
        </mmultiscripts> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> in the parameters 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> within a suitable parameter range.</p>
   <p>Alternatively, we can solve the Hypernetted-Chain-Ornstein-Zernicke equation in order to find the correct rdf with the corresponding parameters (see B.3), and this is the procedure, which we choose here.</p>
   <sec id="s11_1">
    <title>11.1. LJ Potential</title>
    <p>The Lennard-Jones potential as the form <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </mfrac> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               12 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              6 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>We start with the general partition function above,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <mrow> 
              <munderover> 
               <mo>
                 ∫ 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mo>
                  = 
                </mo> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </mrow> 
               <mi>
                 λ 
               </mi> 
              </munderover> 
              <mrow> 
               <mn>
                 4 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <msup> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msup> 
               <mtext>
                   
               </mtext> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mstyle displaystyle="true"> 
                <munder> 
                 <mo>
                   ∑ 
                 </mo> 
                 <mi>
                   k 
                 </mi> 
                </munder> 
                <mrow> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ∂ 
                   </mo> 
                   <mi>
                     φ 
                   </mi> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       r 
                     </mi> 
                     <mo>
                       , 
                     </mo> 
                     <mi>
                       θ 
                     </mi> 
                     <mo>
                       , 
                     </mo> 
                     <mi>
                       λ 
                     </mi> 
                     <mo>
                       ; 
                     </mo> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        c 
                      </mi> 
                      <mi>
                        k 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ∂ 
                   </mo> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      c 
                    </mi> 
                    <mi>
                      k 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                 </mfrac> 
                 <mtext>
                     
                 </mtext> 
                 <mi>
                   exp 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     β 
                   </mi> 
                   <mtext>
                       
                   </mtext> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       c 
                     </mi> 
                     <mi>
                       L 
                     </mi> 
                     <mi>
                       J 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
               </mstyle> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (40a)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and insert the parameters from the HCOZ solution for the Lennard-Jones potential from chap.10: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The result is the partition function of the LJ-potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the corresponding free energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>A plot of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is shown below <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig27">
      Figure 27
     </xref>.</p>
    <p>At the left edge we see the “bulge” of the LJ-saturation curve fluid-gas, running between the triple point and the critical point (see chap.2) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1. 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. It is much better recognizable in the pressure and equation-of-state plots in the next chap.12, chap.13.</p>
    <fig id="fig28" position="float">
     <label>Figure 28</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 27. A plot of free energy of Lennard-Jones substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    F
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     L
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     J
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1696.jpeg?20251027014744" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s11_2">
    <title>11.2. Dipole Potential</title>
    <p>The dipole potential as the form <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           e 
         </mi> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0.1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             s 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             e 
           </mi> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mn>
               0.1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             0.1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>with the soft-stepdown function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Θ 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               Δ 
             </mi> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               σ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, and the pure cut-off dipole potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           Δ 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We start again with the general partition function above,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mi>
           Z 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mstyle displaystyle="true"> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mstyle displaystyle="true"> 
               <mrow> 
                <munderover> 
                 <mo>
                   ∫ 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    = 
                  </mo> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                </munderover> 
                <mrow> 
                 <mstyle displaystyle="true"> 
                  <mrow> 
                   <munderover> 
                    <mo>
                      ∫ 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       θ 
                     </mi> 
                     <mo>
                       = 
                     </mo> 
                     <mn>
                       0 
                     </mn> 
                    </mrow> 
                    <mi>
                      π 
                    </mi> 
                   </munderover> 
                   <mrow> 
                    <mn>
                      2 
                    </mn> 
                    <mi>
                      π 
                    </mi> 
                    <msup> 
                     <mi>
                       r 
                     </mi> 
                     <mn>
                       2 
                     </mn> 
                    </msup> 
                    <mi>
                      sin 
                    </mi> 
                    <mi>
                      θ 
                    </mi> 
                    <mtext>
                        
                    </mtext> 
                    <mi>
                      d 
                    </mi> 
                    <mi>
                      θ 
                    </mi> 
                    <mtext>
                        
                    </mtext> 
                    <mi>
                      d 
                    </mi> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mstyle displaystyle="true"> 
                     <munder> 
                      <mo>
                        ∑ 
                      </mo> 
                      <mi>
                        k 
                      </mi> 
                     </munder> 
                     <mrow> 
                      <mfrac> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          ∂ 
                        </mo> 
                        <mi>
                          φ 
                        </mi> 
                        <mrow> 
                         <mo>
                           ( 
                         </mo> 
                         <mrow> 
                          <mi>
                            r 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            θ 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            λ 
                          </mi> 
                          <mo>
                            ; 
                          </mo> 
                          <msub> 
                           <mi>
                             c 
                           </mi> 
                           <mi>
                             k 
                           </mi> 
                          </msub> 
                         </mrow> 
                         <mo>
                           ) 
                         </mo> 
                        </mrow> 
                       </mrow> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          ∂ 
                        </mo> 
                        <msub> 
                         <mi>
                           c 
                         </mi> 
                         <mi>
                           k 
                         </mi> 
                        </msub> 
                       </mrow> 
                      </mfrac> 
                      <mtext>
                          
                      </mtext> 
                      <mi>
                        exp 
                      </mi> 
                      <mrow> 
                       <mo>
                         ( 
                       </mo> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          − 
                        </mo> 
                        <mi>
                          β 
                        </mi> 
                        <mtext>
                            
                        </mtext> 
                        <msub> 
                         <mi>
                           u 
                         </mi> 
                         <mrow> 
                          <mi>
                            c 
                          </mi> 
                          <mi>
                            D 
                          </mi> 
                          <mi>
                            D 
                          </mi> 
                         </mrow> 
                        </msub> 
                        <mrow> 
                         <mo>
                           ( 
                         </mo> 
                         <mrow> 
                          <mi>
                            r 
                          </mi> 
                          <mo>
                            , 
                          </mo> 
                          <mi>
                            θ 
                          </mi> 
                         </mrow> 
                         <mo>
                           ) 
                         </mo> 
                        </mrow> 
                       </mrow> 
                       <mo>
                         ) 
                       </mo> 
                      </mrow> 
                     </mrow> 
                    </mstyle> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                 </mstyle> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </mstyle> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mstyle> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math> (40b)</p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and insert the parameters from the HCOZ solution for the dipole potential from chap.10: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The result is the partition function of the LJ-potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the corresponding free energy 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         log 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>A plot of 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is shown below <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> <xref ref-type="fig" rid="fig28">
      Figure 28
     </xref>.</p>
    <p>At the left edge in front we see the DD-saturation curve fluid-gas, running between the triple point and the critical point (see chap.2) 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1.5 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, at the triple point the branches fluid-solid and solid-gas are clearly visible.</p>
    <fig id="fig29" position="float">
     <label>Figure 29</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 28. A plot of free energy of dipole substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    F
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     D
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     D
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1723.jpeg?20251027014749" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s12">
   <title>12. Pressure Profiles</title>
   <p>The pressure is derived from the partition function using 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <msup> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> after inserting the parameters from the HCOZ solution for the potential.</p>
   <p>Since the calculation of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is time-consuming (up to about 20 s on a 3.5 GHz work station), it is calculated and evaluated as an array on an equidistant 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>-lattice.</p>
   <p>The formula for pressure simplifies, when we take into account the integration over λ in Z, and keep the dependence on parameters c<sub>k</sub>:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            Z 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <munderover> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
            </munderover> 
            <mrow> 
             <mstyle displaystyle="true"> 
              <mrow> 
               <munderover> 
                <mo>
                  ∫ 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   θ 
                 </mi> 
                 <mo>
                   = 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mi>
                  π 
                </mi> 
               </munderover> 
               <mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mi>
                  π 
                </mi> 
                <msup> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mn>
                   2 
                 </mn> 
                </msup> 
                <mi>
                  sin 
                </mi> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
                <mi>
                  θ 
                </mi> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mi>
                  d 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mstyle displaystyle="true"> 
                 <munder> 
                  <mo>
                    ∑ 
                  </mo> 
                  <mi>
                    k 
                  </mi> 
                 </munder> 
                 <mrow> 
                  <mfrac> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <mi>
                      φ 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mo>
                       ( 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <mi>
                        r 
                      </mi> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mi>
                        θ 
                      </mi> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mi>
                        λ 
                      </mi> 
                      <mo>
                        ; 
                      </mo> 
                      <msub> 
                       <mi>
                         c 
                       </mi> 
                       <mi>
                         k 
                       </mi> 
                      </msub> 
                     </mrow> 
                     <mo>
                       ) 
                     </mo> 
                    </mrow> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ∂ 
                    </mo> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       c 
                     </mi> 
                     <mi>
                       k 
                     </mi> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                  </mfrac> 
                  <mtext>
                      
                  </mtext> 
                  <mi>
                    exp 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                    <mi>
                      β 
                    </mi> 
                    <mtext>
                        
                    </mtext> 
                    <mi>
                      u 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mo>
                       ( 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <mi>
                        r 
                      </mi> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mi>
                        θ 
                      </mi> 
                     </mrow> 
                     <mo>
                       ) 
                     </mo> 
                    </mrow> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mstyle> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (41)</p>
   <sec id="s12_1">
    <title>12.1. LJ Potential</title>
    <p>We insert the parameters from the HCOZ solution for the Lennard-Jones potential from chap.10 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             L 
           </mi> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> into the above formula for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The result is the pressure of the LJ-potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="fig29">
      Figure 29
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig30">
      Figure 30
     </xref>).</p>
    <fig id="fig30" position="float">
     <label>Figure 30</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 29. A plot of the pressure of Lennard-Jones substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    p
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     L
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     J
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> from HCOZ-eq. in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1746.jpeg?20251027014756" />
    </fig>
    <p>Here the saturation curve fluid-gas in the range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1.7 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is clearly recognizable.</p>
    <p>The temperature range of the fluid is small 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.7 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, which is typical for LJ-fluids (e.g. for fluid argon with temperature range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         67 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>) because the covalent binding LJ-potential is so weak.</p>
    <p>A typical saturation curve profile 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at constant temperature is shown below ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.375 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>).</p>
    <fig id="fig31" position="float">
     <label>Figure 31</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 30. Profile of the pressure of Lennard-Jones substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1.375
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1765.jpeg?20251027014755" />
    </fig>
    <p>The profile has in two regions the characteristic vdWaals-form “humps” with negative minimum and positive maximum in p.</p>
    <p>The first hump is the solid-fluid transition at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.40 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.052 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the second hump is the fluid-gas transition at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.62 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.014 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In the fluid-gas phase transition the average distance λ (or equivalently specific volume v) jumps 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> across the instable region at constant p, obeying the Maxwell rule (equal area below and above), i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We obtain the pressure of the LJ-potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="fig31">
      Figure 31
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig32">
      Figure 32
     </xref>).</p>
    <fig id="fig32" position="float">
     <label>Figure 32</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 31. A plot of the pressure of LJ-substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    p
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     L
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     J
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> from F-minimization in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1786.jpeg?20251027014756" />
    </fig>
    <p>The strong bulge of the saturation curve at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is still there, compared to the HCOZ result.</p>
    <p>A typical saturation curve profile 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at constant temperature is shown below <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.375 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>).</p>
    <fig id="fig33" position="float">
     <label>Figure 33</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 32. Profile of the pressure of Lennard-Jones substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1.375
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1800.jpeg?20251027014755" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s12_2">
    <title>12.2. Dipole Potential</title>
    <p>We insert the parameters from the HCOZ solution for the dipole potential from chap.10: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
           <mi>
             D 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> into the above formula for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mmultiscripts> 
          <mrow></mrow> 
          <mprescripts /> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <none /> 
         </mmultiscripts> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The result is the pressure of the dipole potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math><xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="fig33">
      Figure 33
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig34">
      Figure 34
     </xref>).</p>
    <fig id="fig34" position="float">
     <label>Figure 34</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 33. A plot of the pressure of dipole substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    p
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     D
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     D
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> from HCOZ-eq. in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1812.jpeg?20251027014758" />
    </fig>
    <p>The saturation curve fluid-gas in the range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1.35 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1.46 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1.46 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is recognizable at the left edge, followed by the solid-gas evaporation curve.</p>
    <p>The temperature range of the fluid is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         3.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, which is much larger than for LJ-fluids (e.g. for ethanol with temperature range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         363 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         K 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>) because the dipole-potential is much stronger.</p>
    <p>A typical saturation curve profile 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at constant temperature is shown below <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.715 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>).</p>
    <fig id="fig35" position="float">
     <label>Figure 35</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 34. Profile of the pressure of dipole substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1.715
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1831.jpeg?20251027014757" />
    </fig>
    <p>As above, the profile has the characteristic vdWaals-form with negative minimum and positive maximum in p.</p>
    <p>The transition fluid-gas is at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.29 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.079 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>We obtain the pressure of the dipole potential 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> (<xref ref-type="fig" rid="fig35">
      Figure 35
     </xref>, <xref ref-type="fig" rid="fig36">
      Figure 36
     </xref>).</p>
    <fig id="fig36" position="float">
     <label>Figure 36</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 35. A plot of the pressure of dipole substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    p
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     c
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     D
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     D
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> from F-minimization in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  β
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1842.jpeg?20251027014759" />
    </fig>
    <p>The strong bulge of the saturation curve at 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is still there, compared to the HCOZ result.</p>
    <p>A typical saturation curve profile 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           o 
         </mi> 
         <mi>
           n 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at constant temperature is shown below <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-13">
      [13]
     </xref> ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.715 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>).</p>
    <fig id="fig37" position="float">
     <label>Figure 37</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 36. Profile of the pressure of dipole substance 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   p
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     λ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     β
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mn>
            
     1.715
    
           </mn>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> in dependence of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
         
  λ
 
        </mi>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1856.jpeg?20251027014757" />
    </fig>
   </sec>
  </sec><sec id="s13">
   <title>13. Equation-of-state, Characteristic Points</title>
   <p>On the saturation curve we have the following behavior:</p>
   <p>fluid--&gt;gas at saturation curve:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> determined by Maxwell’s equal-area rule with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> where 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> fluid--&gt;solid at fluid-solid line, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> determined by Maxwell’s equal-area rule 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The saturation curve runs between the triple point and the critical point.</p>
   <p>At the triple point, the saturation curve ends, fluid--&gt;gas and fluid--&gt;solid curves meet, i.e. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The triple point can be found as the branching point of saturation curve in the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> diagram.</p>
   <p>At the critical point, only one phase exists, the isotherm has a turning point there.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>The critical point can be determined from 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> by solving numerically the</p>
   <p>two equations, or by minimizing numerically 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                β 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>with suitable weights 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Since the calculation of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is time-consuming, a numerical solution takes too much time <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-14">
     [14]
    </xref>.</p>
   <p>It is by far preferable to inspect the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>-profiles and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          o 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>-profiles and find the end of the saturation curve in the 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> diagram.</p>
   <p>For the ideal gas, the equation-of-state can be written in the form 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>That means, the function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is constant, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>In general case of a gas-fluid, this function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, called here ideal-gas-invariant, provides important insight into its thermal behavior, and is equivalent to its equation-of-state (eos).</p>
   <p>The saturation curve (boiling curve) runs between the triple point and the critical point. At the critical point, the fluid-gas boundary vanishes. The triple point is a branching point, where the saturation curve divides into the fluid-solid and the fluid-gas curve.</p>
   <p>All boundary curves obey the condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. The critical point obeys additionally the condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The pressure 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> contains exponentials and harmonic polynomials, the condition is an algebraic-exponential equation where only the real roots are admissible, so the solution contains branching points, and endpoints (where a real solution ceases to exist).</p>
   <p>Furthermore, at boundary curves the eos “jumps” over regions with negative pressure according to the Maxwell rule, and therefore there is latent heat, i.e. a jump in free energy.</p>
   <p>We consider here only critical exponents of pressure and density, because higher derivatives like specific heat are not precise enough on a small lattice used here.</p>
   <p>The critical exponent δ is defined by the summary formula</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            Δ 
          </mi> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>It is calculated below for the LJ-fluid.</p>
   <p>The critical exponent β<sub>0</sub> (not to be confounded with the inverse thermal energy 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>) is defined by the summary formula</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            Δ 
          </mi> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>It is calculated below for the dipole fluid.</p>
   <sec id="s13_1">
    <title>13.1. LJ Potential</title>
    <p>The ideal gas invariant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> for the LJ-potential has the form (<xref ref-type="fig" rid="fig37">
      Figure 37
     </xref>).</p>
    <fig id="fig38" position="float">
     <label>Figure 38</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 37. Equation-of-state of LJ-substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1922.jpeg?20251027014803" />
    </fig>
    <p>Clearly visible is the saturation curve fluid-gas in the range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, followed by the solid-gas evaporation curve in the range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1.7 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Inspection of the p-profiles yields the following characteristic points.</p>
    <p>λ = 1.62, p = 0.016, β = 1.035, visible in the β = 1.035 profile, with the approximate turning point at λ = 1.84, measured values (argon): β<sub>cr</sub> = 0.98, λ<sub>cr</sub> = 1.47, p<sub>cr</sub></p>
    <p>= 0.097p<sub>0</sub>, with the characteristic pressure 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         50.1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         MPa 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> for argon.</p>
    <p>In the following two λ = const-profiles one sees the changing profile form: the turning point disappears, signaling the end of the saturation curve (<xref ref-type="fig" rid="fig38">
      Figure 38
     </xref>).</p>
    <fig id="fig39" position="float">
     <label>Figure 39</label>
     <caption>
      <title><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1932.jpeg?20251027014803" /></p><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1933.jpeg?20251027014805" /></p><xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 38. Critical point pressure profiles of LJ-substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1931.jpeg?20251027014805" />
    </fig>
    <p>λ = 1.58, p = 0.004, β = 1.63, measured (argon): β<sub>tr</sub> = 1.67, λ<sub>tr</sub> ≈ 1.4, p<sub>tr</sub> = 0.0014p<sub>0</sub>.</p>
    <p>The following two β = const profiles show the disappearance of the transition hump at λ = 1.58, <xref ref-type="fig" rid="fig39">
      Figure 39
     </xref>.</p>
    <fig id="fig40" position="float">
     <label>Figure 40</label>
     <caption>
      <title><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1935.jpeg?20251027014806" /></p><xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 39. Triple point pressure profiles of LJ-substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1934.jpeg?20251027014803" />
    </fig>
    <p>For the HCOZ-solution we obtain the saturation curve from the pressure profile: see <xref ref-type="fig" rid="fig40">
      Figure 40
     </xref>.</p>
    <fig id="fig41" position="float">
     <label>Figure 41</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 40. Saturation curve of LJ-substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1936.jpeg?20251027014803" />
    </fig>
    <p>The fit to the curve 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at the critical point yields the value δ = 2.93, for the vdWaals fluid we have δ = 3., for the LJ-fluid δ = 4.8, see <xref ref-type="fig" rid="fig41">
      Figure 41
     </xref>.</p>
    <fig id="fig42" position="float">
     <label>Figure 42</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 41. Critical exponent curve of LJ-substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1939.jpeg?20251027014805" />
    </fig>
    <p>We obtain for the ideal gas invariant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> for the LJ-potential the form (<xref ref-type="fig" rid="fig42">
      Figure 42
     </xref>).</p>
    <fig id="fig43" position="float">
     <label>Figure 43</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 42. Equation-of-state of LJ-substance from F-minimization.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1942.jpeg?20251027014804" />
    </fig>
    <p>The comb of the saturation curve fluid-gas in the range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <mn>
         1.6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> is still there.</p>
    <p>Inspection of the p-profiles yields the following characteristic points.</p>
    <p>λ = 1.56, p = 0.027, β = 1.035, visible in the β = 1.035 profile</p>
    <p>λ = 1.67, p = 0.0097, β = 1.63</p>
   </sec>
   <sec id="s13_2">
    <title>13.2. Dipole Potential</title>
    <p>The ideal gas invariant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> for the DD-potential has the form (<xref ref-type="fig" rid="fig43">
      Figure 43
     </xref>).</p>
    <fig id="fig44" position="float">
     <label>Figure 44</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 43. Equation-of-state of dipole substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1948.jpeg?20251027014808" />
    </fig>
    <p>At the left is the saturation curve fluid-gas in the range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1.35 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         1.46 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         1.46 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, branching off is the solid-gas evaporation curve in the range 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Inspection of the p-profiles yields the following characteristic points.</p>
    <p>λ = 1.46, β = 1.545 ± 0.1, (λ) = 0.225, measured (ethanol) p<sub>cr</sub> = 0.051, λ = 1.49, β = 1.46.</p>
    <p>The following two β = const profiles show the disappearance of the vdWaals turning point for β &lt; 1.545 (<xref ref-type="fig" rid="fig44">
      Figure 44
     </xref>).</p>
    <fig id="fig45" position="float">
     <label>Figure 45</label>
     <caption>
      <title><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1956.jpeg?20251027014808" /></p><xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 44. Critical point pressure profiles of dipole substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1955.jpeg?20251027014807" />
    </fig>
    <p>λ = 1.35, β = 5.16 + −0.2, p = 0.004</p>
    <p>measured p<sub>tr</sub> = 0.051, λ<sub>tr</sub> = 1.3, β<sub>tr</sub> = 5.</p>
    <p>The following two β = const profiles show the disappearance of the transition hump above β = 5, signaling the end of the saturation curve (<xref ref-type="fig" rid="fig45">
      Figure 45
     </xref>).</p>
    <fig id="fig46" position="float">
     <label>Figure 46</label>
     <caption>
      <title><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1958.jpeg?20251027014809" /></p><xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 45. Triple point pressure profiles of dipole substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1957.jpeg?20251027014807" />
    </fig>
    <p>For the HCOZ-solution we obtain the saturation curve from the pressure profile, see <xref ref-type="fig" rid="fig46">
      Figure 46
     </xref>.</p>
    <fig id="fig47" position="float">
     <label>Figure 47</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 46. Saturation curve for dipole substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1959.jpeg?20251027014807" />
    </fig>
    <p>The fit to the curve 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         Δ 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> at the critical point yields the value β<sub>0</sub> = 0.46, for the vdWaals fluid we have</p>
    <p>β<sub>0</sub> = 0.5, for the LJ-fluid β<sub>0</sub> = 0.33, see <xref ref-type="fig" rid="fig47">
      Figure 47
     </xref>.</p>
    <fig id="fig48" position="float">
     <label>Figure 48</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 47. Critical exponent curve for dipole substance from HCOZ-eq.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1962.jpeg?20251027014806" />
    </fig>
    <p>We obtain for the ideal gas invariant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> for the DD-potential the form (<xref ref-type="fig" rid="fig48">
      Figure 48
     </xref>).</p>
    <fig id="fig49" position="float">
     <label>Figure 49</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146671-"></xref>Figure 48. Equation-of-state of dipole substance from F-minimization.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1965.jpeg?20251027014808" />
    </fig>
    <p>Inspection of the p-profiles yields the following characteristic points.</p>
    <p>λ = 1.505, β = 1.545, p(λ) = 0.034</p>
    <p>λ = 1.35, β = 5.16, p = 0.03</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s14">
   <title>14. Conclusions</title>
   <p>The Landau theory of magnetic systems can be generalized to describe solid-fluid-gas systems as follows, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             H 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                → 
              </mo> 
             </mover> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               β 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the thermodynamic Hamiltonian, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the φ-induced Landau energy, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the thermal intermolecular potential.</p>
   <p>(first-order) fgs-systems: 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, radial distribution function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>(second-order) magnetic systems: 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> magnetization</p>
   <p>We have the following schematics.</p>
   <p>Solid-fluid-gas-solid (fgs), first order transition</p>
   <p>basic variables T, V, N</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> discontinuous, lat. heat 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              F 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              v 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mo>
         ∑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>approximately 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           l 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        ~ 
      </mo> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, specific volume 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ν 
     </mi> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            λ 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          exp 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            exp 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               / 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle displaystyle="true"> 
             <munder> 
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                ∑ 
              </mo> 
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                k 
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             </munder> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
              <mi>
                cos 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mi>
                  π 
                </mi> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <mi>
                    σ 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     l 
                   </mi> 
                   <mrow> 
                    <mi>
                      a 
                    </mi> 
                    <mo>
                      , 
                    </mo> 
                    <mi>
                      k 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mstyle> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> step-up function.</p>
   <p>Minimization of free energy yields the solution</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        log 
      </mi> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        min 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       → 
     </mo> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>equivalently 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        max 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       → 
     </mo> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Magnetic, second order transition</p>
   <p>basic variables T, M, N</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> discontinuous, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        C 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           → 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        M 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> magnetization, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> → 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       v 
     </mi> 
    </math> fgs</p>
   <p>φ-induced Landau energy =</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mo>
          ! 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mi>
        B 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Minimization of free energy yields the solution</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mi>
          log 
        </mi> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mo>
          ≈ 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              φ 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              o 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mi>
             μ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mn>
              4 
            </mn> 
            <mo>
              ! 
            </mo> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>T<sub>c</sub> = critical temperature, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           B 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <msup> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        min 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       → 
     </mo> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Two solution methods: minimization of F, calculation of rdf function from HCOZ equation</p>
   <p>Solid-fluid-gas, first order transition: minimization of F</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mo>
         ∑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        log 
      </mi> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>pointwise minimization on 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> lattice</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        min 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mo>
       ↔ 
     </mo> 
    </math> 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        max 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>→ 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>→ minimal free energy 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         β 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mi>
        log 
      </mi> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
      <mi>
        Z 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mi>
           V 
         </mi> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               → 
             </mo> 
            </mover> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        D 
      </mi> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mo>
         ∑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            φ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        φ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
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           k 
         </mi> 
        </msub> 
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         ) 
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        = 
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         ( 
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          − 
        </mo> 
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        </mfrac> 
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          d 
        </mi> 
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          f 
        </mi> 
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        </mi> 
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          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
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        </msub> 
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        </mo> 
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        <mo>
          , 
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                  <mrow> 
                   <mn>
                     2 
                   </mn> 
                   <mi>
                     π 
                   </mi> 
                   <msup> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mn>
                      2 
                    </mn> 
                   </msup> 
                   <mi>
                     sin 
                   </mi> 
                   <mi>
                     θ 
                   </mi> 
                   <mtext>
                       
                   </mtext> 
                   <mi>
                     d 
                   </mi> 
                   <mi>
                     θ 
                   </mi> 
                   <mtext>
                       
                   </mtext> 
                   <mi>
                     d 
                   </mi> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mstyle displaystyle="true"> 
                    <munder> 
                     <mo>
                       ∑ 
                     </mo> 
                     <mi>
                       k 
                     </mi> 
                    </munder> 
                    <mrow> 
                     <mfrac> 
                      <mrow> 
                       <mo>
                         ∂ 
                       </mo> 
                       <mi>
                         φ 
                       </mi> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          ( 
                        </mo> 
                        <mrow> 
                         <mi>
                           r 
                         </mi> 
                         <mo>
                           , 
                         </mo> 
                         <mi>
                           θ 
                         </mi> 
                         <mo>
                           , 
                         </mo> 
                         <mi>
                           σ 
                         </mi> 
                         <mo>
                           , 
                         </mo> 
                         <mi>
                           λ 
                         </mi> 
                         <mo>
                           ; 
                         </mo> 
                         <msub> 
                          <mi>
                            c 
                          </mi> 
                          <mi>
                            k 
                          </mi> 
                         </msub> 
                        </mrow> 
                        <mo>
                          ) 
                        </mo> 
                       </mrow> 
                      </mrow> 
                      <mrow> 
                       <mo>
                         ∂ 
                       </mo> 
                       <msub> 
                        <mi>
                          c 
                        </mi> 
                        <mi>
                          k 
                        </mi> 
                       </msub> 
                      </mrow> 
                     </mfrac> 
                     <mtext>
                         
                     </mtext> 
                     <mi>
                       exp 
                     </mi> 
                     <mrow> 
                      <mo>
                        ( 
                      </mo> 
                      <mrow> 
                       <mo>
                         − 
                       </mo> 
                       <mi>
                         β 
                       </mi> 
                       <mtext>
                           
                       </mtext> 
                       <mi>
                         u 
                       </mi> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          ( 
                        </mo> 
                        <mrow> 
                         <mi>
                           r 
                         </mi> 
                         <mo>
                           , 
                         </mo> 
                         <mi>
                           θ 
                         </mi> 
                         <mo>
                           , 
                         </mo> 
                         <mi>
                           σ 
                         </mi> 
                         <mo>
                           , 
                         </mo> 
                         <mi>
                           ε 
                         </mi> 
                        </mrow> 
                        <mo>
                          ) 
                        </mo> 
                       </mrow> 
                      </mrow> 
                      <mo>
                        ) 
                      </mo> 
                     </mrow> 
                    </mrow> 
                   </mstyle> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                </mstyle> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </msub> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Solve HypernettedChain-Ornstein-Zernicke (HCOZ) equation for rdf function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ϕ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>concisely 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        log 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        β 
      </mi> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∫ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             log 
           </mi> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mi>
             u 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mrow></mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        sin 
      </mi> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mi>
        ϕ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mi>
            sin 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mi>
          cos 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          cos 
        </mi> 
        <mi>
          ϕ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>→solution 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>→free energy 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Results Lennard-Jones substance (fluid argon) with HCOZ eq.</p>
   <p>Potential 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mn>
              12 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mi>
                 σ 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Ansatz rdf 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munder> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </munder> 
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          <msub> 
           <mi>
             α 
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             k 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            cos 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>solution 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mi>
         L 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with coefficients, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <fig id="fig50" position="float">
    <label>Figure 50</label>
    <caption>
     <title><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1496.jpeg?20251027014810" /></p>Pressure 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    p
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    L
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ;
    
          </mo>
    
          <msub> 
     
           <mi>
             c 
           </mi> 
     
           <mi>
             k 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mo>
         
   −
  
        </mo>
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     F
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     v
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mfrac> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mi>
          
    β
   
         </mi> 
  
        </mfrac> 
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     log
    
          </mi>
    
          <mi>
           
     Z
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     v
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mfrac> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
    
          <mi>
           
     Z
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mfrac> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     3
    
          </mn>
    
          <msup> 
     
           <mi>
             λ 
           </mi> 
     
           <mn>
             2 
           </mn> 
    
          </msup> 
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     Z
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
 
       </mrow>

      </math>The ideal gas invariant 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    E
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    L
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    p
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    L
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mi>
         
   β
  
        </mi>
  
        <mtext>
         
    
  
        </mtext>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    3
   
         </mn> 
  
        </msup> 
 
       </mrow>

      </math><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1746.jpeg?20251027014812" /></p><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1922.jpeg?20251027014809" /></p>saturation curve fluid-gas in the range 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mi>
         
   λ
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≈
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   1.6
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math> 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mn>
         
   1
  
        </mn>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   β
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   1.6
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math>, followed by the solid-gas evaporation curve in the range 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mn>
         
   1.7
  
        </mn>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   β
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   4
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math><li class="lid"><p>critical point</p></li>λ<sub>cr</sub> = 1.62, p = 0.016, β<sub>cr</sub> = 1.035, visible in the β = 1.035 profile, with the approximate turning point at λ = 1.84, measured values (argon): β<sub>cr</sub> = 0.98, λ<sub>cr</sub> = 1.47, p<sub>cr</sub> = 0.097p<sub>0</sub>.<li class="lid"><p>triple point</p></li>λ<sub>tr</sub> = 1.58, p = 0.004, β<sub>tr</sub> = 1.63, measured (argon): β<sub>tr</sub> = 1.67, λ<sub>tr</sub> ≈ 1.4, p<sub>tr</sub> = 0.0014p<sub>0</sub></title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1485.jpeg?20251027014810" />
   </fig>
   <p>Results dipole substance (ethanol) with HCOZ eq.</p>
   <p>Potential 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         u 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
        <mi>
          D 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ε 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mi>
        ε 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           Θ 
         </mi> 
         <mi>
           L 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mn>
            0.1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               Θ 
             </mi> 
             <mi>
               L 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mn>
                0.1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            cos 
          </mi> 
          <mi>
            θ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              0.1 
            </mn> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mo>
                   / 
                 </mo> 
                 <mi>
                   σ 
                 </mi> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
            </msup> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>,</p>
   <p>Ansatz rdf 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         Θ 
       </mi> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            σ 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munder> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mi>
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          </mi> 
         </munder> 
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          <msub> 
           <mi>
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           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            cos 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                σ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <msub> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          cos 
        </mi> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>solution 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with coefficients, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            β 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <fig id="fig51" position="float">
    <label>Figure 51</label>
    <caption>
     <title><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1572.jpeg?20251027014813" /></p>Pressure 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    p
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    D
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ;
    
          </mo>
    
          <msub> 
     
           <mi>
             c 
           </mi> 
     
           <mi>
             k 
           </mi> 
    
          </msub> 
    
          <mrow>
     
           <mo>
             ( 
           </mo> 
     
           <mrow> 
            <mi>
              β 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
           </mrow> 
     
           <mo>
             ) 
           </mo>
    
          </mrow>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mo>
         
   −
  
        </mo>
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     F
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     v
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mfrac> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mi>
          
    β
   
         </mi> 
  
        </mfrac> 
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     log
    
          </mi>
    
          <mi>
           
     Z
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     v
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <mfrac> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
    
          <mi>
           
     Z
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mfrac> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
   
         <mrow> 
    
          <mn>
           
     3
    
          </mn>
    
          <msup> 
     
           <mi>
             λ 
           </mi> 
     
           <mn>
             2 
           </mn> 
    
          </msup> 
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
  
        <mfrac> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     Z
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mrow> 
    
          <mo>
           
     ∂
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
   
         </mrow> 
  
        </mfrac> 
 
       </mrow>

      </math>The ideal gas invariant 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    E
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    D
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mo>
         
   =
  
        </mo>
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    p
   
         </mi> 
   
         <mi>
          
    D
   
         </mi> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mrow> 
    
          <mi>
           
     λ
    
          </mi>
    
          <mo>
           
     ,
    
          </mo>
    
          <mi>
           
     β
    
          </mi>
   
         </mrow> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
  
        <mi>
         
   β
  
        </mi>
  
        <mtext>
         
    
  
        </mtext>
  
        <msup> 
   
         <mi>
          
    λ
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    3
   
         </mn> 
  
        </msup> 
 
       </mrow>

      </math><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1812.jpeg?20251027014811" /></p><p class="imgGroupCss_v"><img class=" imgMarkCss lazy" data-original="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1948.jpeg?20251027014811" /></p>saturation curve fluid-gas in the range 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mn>
         
   1.35
  
        </mn>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   λ
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   1.46
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math>, 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mn>
         
   1.46
  
        </mn>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   β
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   5
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math>, branching off is the solid-gas evaporation curve in the range 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <mn>
         
   5
  
        </mn>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mi>
         
   β
  
        </mi>
  
        <mo>
         
   ≤
  
        </mo>
  
        <mn>
         
   6
  
        </mn>
 
       </mrow>

      </math><li class="lid"><p>critical point</p></li>λ<sub>cr</sub> = 1.46, β<sub>cr</sub> = 1.545 ± 0.1, (λ) = 0.225, measured (ethanol) p<sub>cr</sub> = 0.051, λ<sub>cr</sub> = 1.49, β<sub>cr</sub> = 1.46<li class="lid"><p>triple point</p></li>λ<sub>tr</sub> = 1.35, β<sub>tr</sub> = 5.16 ± 0.2, p = 0.004,measured p<sub>tr</sub> = 0.051, λ<sub>tr</sub> = 1.3, β<sub>tr</sub> = 5.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505863-rId1561.jpeg?20251027014810" />
   </fig>
  </sec>
 </body><back>
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