铜、银和铂原子纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟研究

本文采用微正则分子动力学方法模拟研究了铂、铜和银原子纳米团族从固态到液态的熔化过程,得到热容量随温度变化关系,结果表明这三种金属纳米团簇在熔化过程中均出现了负热容现象,并通过对团簇热能随温度的变化关系以及团簇原子数径向分布的分析,探讨了产生负热容现象的微观机制。

金原子纳米团簇的负热容现象的分子动力学模拟研究

文中采用微正则分子动力学方法模拟研究了原子数N =6 0到 6 75之间的 6种金原子纳米团簇从固态到液态的熔解过程 ,得到了势能和热容量随温度的变化关系。其结果表明 ,所模拟的 6种团簇在熔点附近出现负热容 ,通过对这些团簇熔解前后的势能以及结构变化的分析 ,探讨了产生负热容的微观机制。

小尺寸Au-Ag合金团簇负热容的模拟研究

利用分子动力学方法,研究了AuN-XAgX(N=144;X=0,24,48,72,96,120和144)纳米团簇熔化过程中的热力学性质.计算模型采用原子嵌入模型(EAM)和Johnson提出的贵金属原子间相互作用势函数.模拟结果表明:金银合金团簇在熔点附近具有负热容特性,负热容主要由相变前后团簇内部结构突变引起.

负热容量系统的热平衡

以黑洞为例,对《新概念物理教程.力学》和《新概念物理教程.热学》中提到的负热容量系统的不稳定性作一注释.

银纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟

采用分子动力学方法和嵌入原子法(EAM)多体势函数,模拟研究了银纳米团簇在不同温度直到熔化过程中的结构变化,得到了体系能量和热容量随温度的变化关系.结果显示:银纳米团簇在临近熔点附近出现了负热容现象.研究了弛豫后银纳米团簇的稳态结构变化及其在不同时刻结构的演变过程.结果表明:产生负热容现象的主要原因是纳米团簇在熔点附近,结构发生了巨大的变化,形成由{111}和{100}面围成的结构十分稳定和能量更低的多面体.

负热容量与热寂说

热寂说是困扰物理学界和哲学界多年的难题。热容量是热学中的一个重要概念。教学中发现,绝大多数学生认为热容量只能取正值。事实上,热容量的取值有多种可能性,可以取负值。黑洞等自引力系统的负热容量及其不稳定性能有力地驳倒热寂说。

宇无热寂

对地球大气分子应用熵增原理，估算出宇宙熵增，并分析宇宙自引力系统实质，指出熵增原理的适用范围，批判宇宙热寂论。

Au_(85)原子纳米团簇热力学性质分子动力学模拟研究

采用了Johnson的(EAM)模型并结合分子动力学方法,模拟了Au_(85)原子纳米团簇熔化和凝固过程。研究了Au_(85)原子纳米团簇熔点、凝固点以及该团簇的结构,在分析势能和热容量随温度变化关系的过程中,发现Au_(85)原子纳米团簇的熔化和凝固过程中的熔点和凝固点不是线性变化,均出现了负热容现象,并且团簇的凝固点低于熔点。为了探究出现这种负热容现象的原因,对熔化过程和凝固过程中该团簇的内部结构进行了对比。结果表明,该纳米团簇在加热熔化(降温凝固)的过程中表面原子的比例显著变化,引起团簇内部势能的急剧增加(快速减少),使得动能和势能之间相互快速转化。为了维持整个系统的能量平衡,势能-温度图像发生跳变,在物理上表现为负热容现象。

Pd_(54)团簇的熔化过程(英文)

本文采用分子动力学和Gupta势函数,对一个有中心缺陷的Pd_(54)团簇的熔化性质进行了模拟研究.考虑到团簇内核原子在团簇熔化过程中起重要作用,以及无缺陷内核比有缺陷内核要稳定,由此会导致Pd_(54)团簇出现两种不同的熔化行为.本研究中,在结构转变发生时,体系总能量的增加伴随着温度的降低,这通常表明出现了负热容.但是,对于Pd_(54)团簇,这种从有中心缺陷到有表面缺陷的结构转变过程是不可逆的.正是由于该结构转变的不可逆性,使得处于平衡态下的Pd_(54)在绝大多数时间内处在有较小波动的异构体上,这种势能的较小波动表明体系动能的波动也较校由此并不会产生d_(54)团簇的负热容现象.

经典引力热力学的基本问题

对经典引力热力学的系综不等价性、平均场近似、质量无穷大、熵的无界性、负热容和引力热灾变等基本问题进行了简单介绍.阐述了发生引力热灾变出现后,为描述引力系统的动理学演化而提出的自相似坍塌模型.以新的角度对经典引力热力学的基本问题进行了综合评价与分析.

宇宙为何不热死

热力学第二定律的一个宇宙学结论是:宇宙整体将从有序向无序演化,最终趋于热死。然而,大爆炸宇宙学表明,迄今宇宙的演化方向是从简单到复杂,从无序到有序,从无结构(混沌)到有结构。宇宙演化方向之所以不同于热死说,关键在于宇宙是膨胀的。在膨胀的背景中,物态有可能从热平衡变到非热平衡。更进一步说,引力会对热力学带来一系列根本性的影响,如存在负热容物体,不存在热平衡等。

热学三题

对热学中的理想气体定义，热容量、熵及熵增原理等几个重要的基本概念的教学进行了讨论。对理想气体的定义和负热容量及熵与熵增原理的物理本质进行了初步分析。

一维ϕ^(4)平均场中单粒子系统的热力学行为研究

本文利用亥姆霍兹定理对一维ϕ^(4)平均场中单粒子系统的热力学行为进行研究,分析了粒子的运动特征和系统的能量与温度、熵等物理量之间的依赖关系,并对系统发生的热力学行为进行讨论。结果表明:作为一个简单的动力学体系,一维ϕ^(4)单粒子系统同样存在宏观体系所具有的热力学量,且在满足热力学关系的基础上呈现出了小体系特有的相变、负热容、负压缩率等反常热力学行为。这些独特的现象来源于在临界能量处体系能量微小的增加所引起的相轨道空间的突变。该模型中负热容的产生机理,可用于解释Na,Ar,Cu等原子团簇中出现的负热容现象。

Pt-Au合金团簇热力学性质分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和原子嵌入法模型势模拟了Pt原子和Au原子合金纳米团簇的熔化过程,研究了这些金属原子纳米团簇熔点与团簇组分的关系,发现不同组分纳米团簇的熔点不是单调变化的,同时均出现了负热容现象.通过对各种团簇溶化前后结构的比较研究,分析了导致这种现象的原因.