体积随压力和温度变化的基本原理
材料科学
2025-01-15 v2 统计力学
摘要
本文在 Hillert 非平衡热力学框架下分析了体积随压力和温度变化的常识。结果表明，在稳定系统中，体积对压力的导数始终为负，即随着压力的增加而减小，当其他自然变量保持不变时。这源于稳定性要求，即共轭变量（如体积和负压力）必须在稳定系统中同向变化。因此，由于体积和温度并非共轭变量，它们不必同向变化，因而在自然系统和人造系统中呈相反方向变化。结果表明，随着温度增加而体积减小的现象（即文献中称为负热膨胀 NTE）源于当 metastable 配置的体积小于基态配置体积时，系统中配置的统计竞争。演示了基于无拟合参数的 zentropy 理论可以简洁地解释并准确预测 NTE。
引用
@article{arxiv.2408.15963,
title = {Fundamentals on Dependence of Volume on Pressure and Temperature},
author = {Zi-Kui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.15963},
year = {2025}
}