多体系统中的空腔体积与自由能
统计力学
2021-11-05 v1 软凝聚态物质
摘要
在本工作中，我们推导并分析了一个单组分系统在热力学极限下用广义空腔体积表示的自由能表达式，该式一般精确，且原则上适用于全密度范围的系统以及一般坐标空间中的粒子。这提供了一个普适状态方程，从而可将空腔体积与 Mayer 团簇展开等经典结果相联系。借此我们能够深入认识空腔体积与自由能密度之间的联系及其后果。我们使用允许显式计算 examples 进一步探究这些结果，重新得到了经典 Tonks 气体的精确结果，并给出了单组分各向同性系统 Onsager 自由能的新推导。鉴于问题的复杂性，我们还提供了一个在一维精确的局部晶格 ansatz，借此可近似硬球系统的空腔体积，从而在稀相及超过冻结相变的情形下为硬盘与硬球提供准确的状态方程。
引用
@article{arxiv.2104.15029,
title = {Cavity volume and free energy in many-body systems},
author = {Jamie M. Taylor and Thomas G. Fai and Epifanio G. Virga and Xiaoyu Zheng and Peter Palffy-Muhoray},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.15029},
year = {2021}
}