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Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

J. F. Nagle*
Affiliation:
Physics Department, Carnegie–Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania 15213, U.S.A.
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Abstract

Theories of the dielectric constant in ice differ in three fundamentally different ways that are often confused with each other. First, there is the choice of interactions to include in the model, notably whether to try to include long-range dipolar interactions as in the Kirkwood theory or to include only the short-range ice-rule interactions. Second, there is the choice of the kind of statistical quantity calculated, e.g. the Kirkwood correlation factor g or the polarization factor G, which Stillinger and Cotter showed to be different. Finally, there is the choice of the kind of computational tool used, and in original papers this choice often obscures the first two differences. With these distinctions in mind a review is given of current theoretical calculations of the dielectric constant and the residual entropy and how the different theories relate to each other and to experiments.

Résumé

Résumé

Les théories relatives à la constante diélectrique de la glace divergent fondamentalement suivant trois directions qui sont souvent confondues les unes avec les autres. En premier lieu, il y a le choix dei interactions à inclure dans le modèle: en particulier, on peut considérer les interactions dipolaires à longue distance comme dans la théorie de Kirkwood ou bien alors les interactions à courte distance suivant les règles de Bernal et Fowler. En second lieu, il y a le choix de la grandeur statistique calculée, par exemple le facteur de corrélation de Kirkwood g ou le facteur de polarisation G qui est différent tel que l’ont montré Stillinger et Cotter. Enfin, il y a le choix de la méthode de calcul utilisée et, dans les travaux précédents, ce choix masque souvent les deux premiers points. Avec ces distinctions présentes à l’esprit, une revue de calculs théoriques concernant la constante diélectrique et l’entropie résiduelle est proposée et nous expliquons comment les différentes théories sont reliées d’une part entre elles et d’autre part aux expériences.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Theorien der Dielektrizitätskonstante von Eis weiehen in drei grundlegend verschiedenen Weisen voneinander ab, die oft miteinander verwechselt werden. Als erstes stehen die Wechselwirkungen zur Auswahl, die in das Modell miteingeschlossen werden sollen, im besonderen, ob versucht werden soll, Dipolwechselwirkungen grosser Reichweite einzubeziehen wie in der Kirkwood-Theorie oder nur die kurzreichweitigen Wechselwirkungen entsprechend den Bernal-Fowler-Regeln. Zeitens hat man die Wahl der zu berechnenden statistischen Grösse, z.B. des Kirkwood-Korrelationsfaktors g oder des Polarisationsfaktors G, der nach Stillinger und Cotter davon verschieden ist. Schliesslich kann man die Art der rechnerischen Mittel auswählen, und in den Originalarbeiten verdeckt diese Wahl oft die ersten zwei Unterschiede. Im Hinblick auf diese Unterscheidungen wird ein Überblick über die gegenwärtigen theoretischen Berechnungen der Dielektrizitätskonstante und der Restentropie gegeben, sowie über die gegenseitige Stellung dieser verschiedenen Theorien zueinander und zu den Experimenten.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1978