玻璃态的热力学描述及其在玻璃转变中的应用

玻璃态等固体的许多性质通常被视为非平衡现象，这涉及诸多概念性困难。然而，极少有研究致力于理解平衡本身。平衡通常基于如下假设评估：其热力学态应仅由温度和压强决定。但该假设必须从源头通过平衡的严格定义重新审视，因为对此假设并不存在严格证明。先前工作表明，对固体而言，固体所有组成原子的平衡位置是状态变量（TC）。本研究从固体物理学原理出发进一步阐释该结论，并将该理论应用于玻璃材料。结果表明：首先，玻璃态是一种平衡态。因此，玻璃的性质可仅由原子当前位置描述，而与其先前历史无关。其次，玻璃转变虽为非平衡现象，但若假设能量的热学部分与结构部分良好分离，则可利用 TC 很好地描述。该方法涉及的唯一动态参数为弛豫时间，其由 TC 的当前值唯一确定。因此，描述过去历史的复杂函数并无必要。这意味着结构弛豫的活化能强烈依赖于 TC。该发现为对阿伦尼乌斯定律的大幅偏离提供了合理理解。弛豫时间的活化能与指前因子的不真实取值可据此解决。该理论特别适用于不涉及假设量与模型的实验；因此所有量均可测量。