src/gromacs/legacyheaders/physics.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2012,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37
  38 #ifndef _physics_h
  39 #define _physics_h
  40
  41 /*
  42  * Physical constants to be used in Gromacs.
  43  * No constants (apart from 0, 1 or 2) should
  44  * be anywhere else in the code.
  45  */
  46
  47 #include "../math/utilities.h"
  48
  49 #ifdef __cplusplus
  50 extern "C" {
  51 #endif
  52
  53 #define ANGSTROM     (1e-10)                               /* Old...    */
  54 #define KILO         (1e3)                                 /* Thousand  */
  55 #define NANO         (1e-9)                                /* A Number  */
  56 #define PICO         (1e-12)                               /* A Number  */
  57 #define A2NM         (ANGSTROM/NANO)                       /* NANO              */
  58 #define NM2A         (NANO/ANGSTROM)                       /* 10.0              */
  59 #define RAD2DEG      (180.0/M_PI)                          /* Conversion        */
  60 #define DEG2RAD      (M_PI/180.0)                          /* id                */
  61 #define CAL2JOULE    (4.184)                               /* id                */
  62 #define E_CHARGE         (1.60217733e-19)                  /* Coulomb   */
  63
  64 #define AMU              (1.6605402e-27)                   /* kg           */
  65 #define BOLTZMANN    (1.380658e-23)                        /* (J/K)     */
  66 #define AVOGADRO     (6.0221367e23)                        /* ()                */
  67 #define RGAS             (BOLTZMANN*AVOGADRO)              /* (J/(mol K))  */
  68 #define BOLTZ            (RGAS/KILO)                       /* (kJ/(mol K)) */
  69 #define FARADAY          (E_CHARGE*AVOGADRO)               /* (C/mol)      */
  70 #define ELECTRONVOLT     (E_CHARGE*AVOGADRO/KILO)          /* (kJ/mol)   */
  71 #define PLANCK1          (6.6262e-34)                      /* J s */
  72 #define PLANCK           (6.6262e-34*AVOGADRO/(PICO*KILO)) /* (kJ/mol) ps */
  73
  74 #define EPSILON0     (5.72765E-4)                          /* (e^2 / Na (kJ nm))
  75                                                               == (e^2 mol/(kJ nm)) */
  76
  77 #define SPEED_OF_LIGHT   (2.9979245800E05)                 /* nm/ps                */
  78 #define ATOMICMASS_keV   (940000.0)                        /* Atomic mass in keV   */
  79 #define ELECTRONMASS_keV (512.0)                           /* Electron mas in keV  */
  80
  81 /* Improved accuracy (PL & EL, 20090421) */
  82 #define FACEL        (332.0636930*CAL2JOULE) /* (10 * (ONE_4PI_EPS0)) */
  83 #define ONE_4PI_EPS0     (FACEL*0.1)         /* 1/(4*pi*e0)*/
  84 #define PRESFAC           (16.6054)          /* bar / pressure unity */
  85 #define ENM2DEBYE         48.0321            /* Convert electron nm  *
  86                                               * to debye             */
  87 #define DEBYE2ENM         0.02081941
  88 /* to convert from a acceleration in (e V)/(amu nm) */
  89 /* FIELDFAC is also Faraday's constant and E_CHARGE/(1e6 AMU) */
  90 #define FIELDFAC          (FARADAY/KILO)
  91
  92 /* to convert AU to MD units: */
  93 #define HARTREE2KJ        4.3597482e-21
  94 #define BOHR2NM           0.0529177249
  95 #define HARTREE_BOHR2MD   (HARTREE2KJ*AVOGADRO/BOHR2NM)
  96
  97
  98 /* The four basic units */
  99 #define unit_length   "nm"
 100 #define unit_time     "ps"
 101 #define unit_mass     "u"
 102 #define unit_energy   "kJ/mol"
 103
 104 /* Temperature unit, T in this unit times BOLTZ give energy in unit_energy */
 105 #define unit_temp_K   "K"
 106
 107 /* Charge unit, electron charge, involves ONE_4PI_EPS0 */
 108 #define unit_charge_e "e"
 109
 110 /* Pressure unit, pressure in basic units times PRESFAC gives this unit */
 111 #define unit_pres_bar "bar"
 112
 113 /* Dipole unit, debye, conversion from the unit_charge_e involves ENM2DEBYE */
 114 #define unit_dipole_D "D"
 115
 116 /* Derived units from basic units only */
 117 #define unit_vel      unit_length "/" unit_time
 118 #define unit_volume   unit_length "^3"
 119 #define unit_invtime  "1/" unit_time
 120
 121 /* Other derived units */
 122 #define unit_surft_bar unit_pres_bar " " unit_length
 123
 124 /* SI units, conversion from basic units involves NANO, PICO and AMU */
 125 #define unit_length_SI  "m"
 126 #define unit_time_SI    "s"
 127 #define unit_mass_SI    "kg"
 128
 129 #define unit_density_SI unit_mass_SI "/" unit_length_SI "^3"
 130 #define unit_invvisc_SI unit_length_SI " " unit_time_SI "/" unit_mass_SI
 131
 132 /* The routines below can be used for converting units from or to GROMACS
 133    internal units. */
 134 enum {
 135     eg2cAngstrom, eg2cNm, eg2cBohr, eg2cKcal_Mole,
 136     eg2cHartree, eg2cHartree_e, eg2cAngstrom3, eg2cCoulomb,
 137     eg2cDebye, eg2cElectron, eg2cBuckingham, eg2cNR
 138 };
 139
 140 /* Convert value x to GROMACS units. Energy -> Energy, Length -> Length etc.
 141    The type of x is deduced from unit,
 142    which should be taken from the enum above. */
 143 extern double convert2gmx(double x, int unit);
 144
 145 /* Convert value x from GROMACS units to the desired one.
 146    The type of return value is deduced from unit, see above */
 147 extern double gmx2convert(double x, int unit);
 148
 149 /* Convert the string to one of the units supported. Returns -1 if not found. */
 150 extern int string2unit(char *string);
 151
 152 /* Convert the unit to a string. Return NULL when unit is out of range. */
 153 extern const char *unit2string(int unit);
 154
 155 #ifdef __cplusplus
 156 }
 157 #endif
 158
 159
 160 #endif  /* _physics_h */