基于瞬时正态模解释液体比热
软凝聚态物质
2021-07-14 v2 材料科学
统计力学
摘要
固体比热的成功预测是物质动理论的里程碑，归功于 Debye（1912）。然而，液体比热从未取得类似成功，一个多世纪以来始终是谜。本文利用最近提出的液体振动态密度（DOS）解析形式推导了液体比热理论，该形式通过所谓瞬时正态模（INMs）考虑了液体能量景观中的鞍点，INMs 对应于 Hessian 矩阵负特征值（虚频）。该理论能够从平均 INM 激发寿命随温度 T 减小（符合阿伦尼乌斯定律）的角度解释液体中典型的比热随温度单调下降，并对若干原子与分子液体的实验数据提供了优异的单参数拟合。它还将液体能垒高度与比热随温度的斜率相关联，与现有数据一致。这些发现表明液体比热由瞬时正态模控制，即由局域的、不稳定的（指数衰减的）振动激发控制，并提供了非谐性、能量景观鞍点与液体热力学之间缺失的联系。
引用
@article{arxiv.2101.07585,
title = {Explaining the specific heat of liquids based on instantaneous normal modes},
author = {Matteo Baggioli and Alessio Zaccone},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.07585},
year = {2021}
}
备注
v2: fitting analysis extended and improved