gromacs可分析啥？

最基本的就是一些熱力學性質(zhì)，例如溫度、內(nèi)能、壓強、焓等等，直接根據(jù)速度和勢能計算。

接下來是基本的結(jié)構(gòu)信息，就是一定溫度下體系的動態(tài)平衡結(jié)構(gòu)，如蛋白質(zhì)在溶液中的形態(tài)、溶劑化層中水分子距離和取向分布、高分子鏈的均方末端矩和均方回轉(zhuǎn)半徑等等。

運用熱力學積分、自由能微擾等一些特殊的方法，可以得到自由能F、G，進而得到熵。結(jié)合傘形取樣，可以得到體系完整的自由能面。

運用昂薩格的近平衡態(tài)熱力學理論，可以得到體系的一些動力學性質(zhì)，例如擴散系數(shù)、粘度、導熱系數(shù)等等。

結(jié)合經(jīng)典模擬方法，甚至可以得到紅外光譜等一般無法由分子模擬直接得到的宏觀信息。

非平衡分子動力學模擬（gromacs其實并不適合）

非平衡分子動力學模擬（Non-equilibrium Molecular Dynamics，NEMD）是一種模擬方法，用于研究系統(tǒng)在非平衡態(tài)下的動力學行為。在傳統(tǒng)的分子動力學模擬中，系統(tǒng)處于平衡態(tài)，所有分子之間的相互作用力是在熱平衡條件下進行的。而在非平衡分子動力學模擬中，系統(tǒng)受到外部驅(qū)動力的作用，例如溫度梯度、剪切應(yīng)力等，以模擬實際的非平衡態(tài)條件。非平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)內(nèi)部的能量、溫度、粒子濃度等物理量會隨時間變化，而非平衡分子動力學模型會考慮這些物理量的變化對系統(tǒng)內(nèi)部分子之間的相互作用力的影響，從而對系統(tǒng)的運動規(guī)律進行描述和預(yù)測。

對體系添加較小的擾動，假設(shè)體系熱力學量與此擾動成線性關(guān)系，進而獲得體系熱力學量的方法是平衡分子動力學模擬的基礎(chǔ)。此方法在各種計算都有應(yīng)用，然而此方法具有一定的局限性，即其計算精度不高，不能用于外界擾動較大體系遠離平衡區(qū)域的情況。非平衡分子動力學模擬，能克服非平衡分子動力學模擬由于微觀熱流及其相關(guān)函數(shù)積分的收斂速度較慢、計算熱導率誤差較大的問題。

雖然利用線性響應(yīng)理論或時間相關(guān)函數(shù)，可以根據(jù)平衡分子動力學(equi-librium molecular dynamics, EMD)模擬結(jié)果計算熱導率、擴散系數(shù)和黏度系數(shù)等多種遷移系數(shù)，但這樣的計算誤差較大、精確度不高。線性響應(yīng)理論是從研究偏離平衡不遠的非平衡狀態(tài)中得到的規(guī)律，不適用于遠離平衡的非平衡狀態(tài)?；蛘哒f，線性響應(yīng)理論只適用于外界擾動較小的靠近平衡的線性響應(yīng)區(qū)域，但不適用于擾動較大的遠離平衡的非線性響應(yīng)區(qū)域。當利用時間相關(guān)函數(shù)計算遷移系數(shù)時，時間相關(guān)函數(shù)只反映體系性質(zhì)對體系中廣泛存在的微小漲落或信號的響應(yīng)，這種漲落相對廣泛存在于體系中的各種隨機擾動或噪聲的信噪比(signal-to-noise)很小，限制了時間相關(guān)函數(shù)的計算精度。特別是在時間相關(guān)函數(shù)的長時間相關(guān)區(qū)域，雖對遷移系數(shù)仍有較大的貢獻，但計算誤差已很顯著，甚至超過時間相關(guān)函數(shù)所包含的實際信息，已很難用于遷移系數(shù)的計算。此外，EMD模擬體系的空間尺度，也限制了時間相關(guān)函數(shù)的最長相關(guān)時間。

用NEMD模擬研究遷移現(xiàn)象和計算遷移系數(shù)時，采用的是與實驗測量遷移系數(shù)相似的方法。首先，在模擬體系中引人相應(yīng)的熱流、物質(zhì)流和動量流等擾動;然后，記錄模擬體系對這些擾動的響應(yīng);最后，計算體系的熱導率、擴散系數(shù)和黏度系數(shù)等。在進行NEMD模擬時，只要在體系中引人足夠大的擾動，就可以提高模擬的信噪比，提高模擬計算的精度。如果繼續(xù)加大擾動，還可以使體系進人遠離平衡的非線性響應(yīng)區(qū)域，克服線性響應(yīng)理論的限制。同時，通過延長模擬時間，還可以大大提高時間相關(guān)函數(shù)的計算精度。因此，NEMD模擬可以彌補EMD模擬的不足，更好地研究遷移現(xiàn)象，克服線性響應(yīng)理論和時間相關(guān)函數(shù)的限制，更精確地計算遷移系數(shù)。

非平衡分子動力學模擬通常基于牛頓力學原理和分子間力場模型。通過對系統(tǒng)中的分子進行運動方程的求解，可以獲得分子的軌跡和動力學行為。在模擬過程中，外部驅(qū)動力的施加會引起系統(tǒng)的非平衡行為，例如溫度分布的梯度、物質(zhì)的輸運以及流體的剪切等。

非平衡分子動力學模擬在多個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，例如材料科學、生物物理學和化學工程等。它可以用于研究材料的熱導性、輸運性質(zhì)、界面行為以及相變等非平衡過程。此外，非平衡分子動力學模擬還可用于研究生物大分子的折疊、蛋白質(zhì)的動力學和納米尺度下的流體行為等。

需要指出的是，非平衡分子動力學模擬通常需要對系統(tǒng)進行長時間的模擬，以獲得足夠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。此外，模擬的準確性還受限于所采用的力場模型和模擬參數(shù)的選擇。因此，在進行非平衡分子動力學模擬時，研究人員需要仔細選擇適當?shù)哪Ｐ秃头椒?，以獲得可靠的結(jié)果。

熱力學性質(zhì)

物體的熱力學性質(zhì)是指物質(zhì)處于平衡狀態(tài)下壓力P、體積V、溫度T、組成以及其他的熱力學函數(shù)之間的變化規(guī)律。一般將物體的壓力P、體積V、溫度T、內(nèi)能U、焓H、熵S、等統(tǒng)稱為物體熱力學性質(zhì)。

壓強：物體所受的壓力與受力面積之比叫做壓強，壓強用來比較壓力產(chǎn)生的效果，壓強越大，壓力的作用效果越明顯。

體積：體積是指物質(zhì)或物體所占空間的大小，占據(jù)一特定容積的物質(zhì)的量（表示三維立體圖形大?。?。

溫度：是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標。

熱力學性質(zhì)-內(nèi)能

內(nèi)能（internal energy） 是組成物體分子的無規(guī)則熱運動動能和分子間相互作用勢能的總和。物體的內(nèi)能不包括這個物體整體運動時的動能和它在重力場中的勢能。原則上講，物體的內(nèi)能應(yīng)該包括其中所有微觀粒子的動能、勢能、化學能、電離能和原子核內(nèi)部的核能等能量的總和，但在一般熱力學狀態(tài)的變化過程中，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)和核結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，所以可不考慮這些能量的改變。但當在熱力學研究中涉及化學反應(yīng)時，需要把化學能包括到內(nèi)能中。內(nèi)能常用符號U表示，內(nèi)能具有能量的量綱，國際單位是焦耳（J）。?

當系統(tǒng)發(fā)生某一變化，從原先的平衡態(tài)過渡到另一個新的平衡態(tài)時，內(nèi)能的變化量僅取決于變化前后的系統(tǒng)狀態(tài)，而與這個變化是如何發(fā)生的（例如變化的快慢）以及變化經(jīng)歷了怎樣曲折的過程（例如是經(jīng)歷一個等溫過程、等壓過程還是一個任意過程）完全無關(guān)。內(nèi)能的這一性質(zhì)和功、熱量有著本質(zhì)的區(qū)別。

功和熱量都是系統(tǒng)與外界之間交換的能量，或者說系統(tǒng)（從外界）吸收或放出（給外界）的能量。一旦系統(tǒng)對外界做了功或傳了熱，這部分能量就不再是系統(tǒng)的能量（即不再是系統(tǒng)內(nèi)能的一部分），而是變成外界物體的能量（構(gòu)成外界物體內(nèi)能或動能的一部分）。系統(tǒng)只存在或含有內(nèi)能（內(nèi)能的存在不依賴于外界），不存在熱量或功（離開外界和系統(tǒng)的相互作用，談不上熱量和功）。僅當系統(tǒng)在外界（外力或溫差）的作用下，系統(tǒng)內(nèi)能中的一部分以功或熱量這兩種能量形式傳給外界（或反之）。功和熱量的大小，不僅取決于系統(tǒng)變化前后的狀態(tài)，還取決于變化的每一細節(jié)過程。

狹義內(nèi)能

在一般的物理問題中（不涉及電子的激發(fā)電離，化學反應(yīng)和核反應(yīng)），內(nèi)能中僅分子動能和勢能兩部分會發(fā)生改變，此時我們只關(guān)心這兩部分，而將這兩部分之和定義為內(nèi)能。這是一種簡化的定義，即狹義內(nèi)能。在涉及電子的激發(fā)電離，化學反應(yīng)和核反應(yīng)時，為不引起誤解狹義內(nèi)能應(yīng)嚴格稱為熱力學能（以前稱為熱能，熱能這一概念在一些工程領(lǐng)域內(nèi)仍廣泛使用）。

廣義內(nèi)能

在不涉及核反應(yīng)的物理過程或化學過程中，原子核內(nèi)部的能量不會改變，此時可以將內(nèi)能定義為熱力學能與電子能之和。

最廣義的內(nèi)能就是物體或系統(tǒng)內(nèi)部一切微觀粒子的一切運動形式所具有的能量總和。即熱力學能、電子能與原子核內(nèi)部能量之和。

熱力學性質(zhì)-焓變

熱力學中表征物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個重要狀態(tài)參量，常用符號H表示。焓的物理意義是體系中熱力學能再附加上PV這部分能量的一種能量。

焓具有能量的量綱，一定質(zhì)量的物質(zhì)按定壓可逆過程由一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，焓的增量便等于在此過程中吸入的熱量。焓定義為H=U+pV，式中U為物質(zhì)的內(nèi)能，p為壓力，V為體積。

焓是體系的狀態(tài)函數(shù)，與變化的途徑無關(guān)，只要體系的狀態(tài)定了，焓就有唯一確定的值。焓的引入是通過無非體積功的等壓變化引出的。但絕不意味著只有在無非體積功的等壓過程才有焓存在，其他情況下就不存在焓。

因為U和pV都是廣度性質(zhì)，所以焓H也是體系的廣度性質(zhì)。因U和pV具有能量的量綱，所以H也具有能量的量綱。由于pV>0，所以對于體系的同一狀態(tài)，恒有H>U。廣度性質(zhì)表示具有加和性的物理量，如質(zhì)量,體積,物質(zhì)的量等;強度性質(zhì):就是不具有加和性的物理量,如溫度,摩爾體積等.

例如氫氣和氧氣在絕熱鋼瓶中反應(yīng)生成水，Q=W=0，ΔU=0，即熱力學能守恒，但因為過程中不等壓，p2>p1，ΔH=ΔU+V(p2-p1)=V(p2-p1)>0，焓不守恒。

應(yīng)用

體系若吸熱，焓值升高；放熱，焓值降低

對于均勻體系的簡單狀態(tài)變化，由于吸熱時體系的溫度升高，因此高溫物質(zhì)的焓要高于低溫物質(zhì)的焓。

對于相變化，如固體變?yōu)橐后w，固體變?yōu)闅怏w即液體變?yōu)闅怏w都要吸收熱量，所以同種物質(zhì)的不同聚集狀態(tài)在同一溫度下的焓值不想等，H(g)>H(l)>H(s)。

對于等溫下的化學反應(yīng)，若反應(yīng)吸熱，產(chǎn)物的焓高于反應(yīng)物的焓；若反應(yīng)放熱，產(chǎn)物的焓應(yīng)低于反應(yīng)物的焓。

焓變

焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，反應(yīng)在一定條件下是吸熱還是放熱由生成物和反應(yīng)物的焓值差即焓變（△H）決定。在化學反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量都可用熱量（或換成相應(yīng)的熱量）來表示，叫反應(yīng)熱，又稱“焓變”。焓是一個狀態(tài)量，焓變是一個過程量，如同瞬時速度是狀態(tài)量，平均速度是過程量。

熱力學性質(zhì)-熵變

熵，熱力學中表征物質(zhì)狀態(tài)的參量之一，用符號S表示，其物理意義是體系混亂程度的度量。?

以熵原理為核心的熱力學第二定律,歷史上曾被視為墮落的淵藪。美國歷史學家亞當斯H.Adams(1850-1901)說:“這條原理只意味著廢墟的體積不斷增大”。有人甚至認為這條定律表明人種將從壞變得更壞，最終都要滅絕。熱力學第二定律是當時社會聲謄最壞的定律。社會實質(zhì)上不同于熱力學上的隔離系統(tǒng)，而應(yīng)是一種“自組織系統(tǒng)”。

熵S是狀態(tài)函數(shù)，具有加和（容量）性質(zhì)，是廣度量非守恒量，因為其定義式中的熱量與物質(zhì)的量成正比，但確定的狀態(tài)有確定量。其變化量ΔS只決定于體系的始終態(tài)而與過程可逆與否無關(guān)。由于體系熵的變化值等于可逆過程熱溫商δQ/T之和，所以只能通過可逆過程求的體系的熵變。孤立體系的可逆變化或絕熱可逆變化過程ΔS=0。

宏觀量

熵是宏觀量，是構(gòu)成體系的大量微觀離子集體表現(xiàn)出來的性質(zhì)。它包括分子的平動、振動、轉(zhuǎn)動、電子運動及核自旋運動所貢獻的熵，談?wù)搨€別微觀粒子的熵無意義。

絕對值

熵的絕對值不能由熱力學第二定律確定?？筛鶕?jù)量熱數(shù)據(jù)由第三定律確定熵的絕對值，叫規(guī)定熵或量熱法。還可由分子的微觀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)用統(tǒng)計熱力學的方法計算出熵的絕對值，叫統(tǒng)計熵或光譜熵。

熵最初是根據(jù)熱力學第二定律引出的一個反映自發(fā)過程不可逆性的物質(zhì)狀態(tài)參量。熱力學第二定律是根據(jù)大量觀察結(jié)果總結(jié)出來的規(guī)律：在孤立系統(tǒng)中，體系與環(huán)境沒有能量交換，體系總是自發(fā)地像混亂度增大的方向變化，總使整個系統(tǒng)的熵值增大，此即熵增原理。摩擦使一部分機械能不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔轨卦黾?，所以說整個宇宙可以看作一個孤立系統(tǒng)，是朝著熵增加的方向演變的。

從一個自發(fā)進行的過程來考察：熱量Q 由高溫(T1)物體傳至低溫(T2)物體，高溫物體的熵減少dS1=dQ/T1，低溫物體的熵增加dS2=dQ/T2，把兩個物體合起來當成一個系統(tǒng)來看，熵的變化是dS=dS2－dS1>0，即熵是增加的。