非平衡热力学 III：热力学原理、组分约束过程中的熵连续性、能隙与残余熵
统计力学
2015-03-17 v2
摘要
为了研究组分约束（例如玻璃化转变）的后果以及众所周知的能隙或焓隙（在绝对零度下玻璃与完美晶体之间的差异，见正文），我们沿用之前的方法 [Phys. Rev. E 81, 051130 (2010)]，将热力学第二定律应用于由均匀系统 Σ 和介质 Σ 组成的孤立系统 Σ₀。我们在一般性基础上确立了在介质固定温度和压力下，Σ 的吉布斯自由能 G(t) 作为时间函数的连续性。由此并结合在组分约束过程中观察到的焓的连续性，可以立即得出，在诸如玻璃化转变这样的组分约束过程中，开放系统 Σ 的熵 S 必须保持连续。我们利用这些连续性性质以及最近发展的非平衡热力学，阐述了可加性、可重复性、连续性和稳定性等热力学原理，这些原理也必须适用于处于内部平衡的非平衡系统。我们发现，玻璃化转变过程中的不可逆性仅能证明残余熵 S_R 至少与忽略不可逆性时确定的值一样大，这是该领域的常见做法。这证明了玻璃中非零残余熵 S_R 的合理性，这也与绝对零度下的能隙或焓隙一致。我们发展了一个非平衡系统熵的统计表述，该表述导致了组分约束过程中熵的连续性，符合热力学第二定律，并揭示了残余熵背后的谜团，这与我们最近得出的结论 [Symmetry 2, 1201 (2010)] 一致。
引用
@article{arxiv.1101.0429,
title = {Non-equilibrium thermodynamics.III. Thermodynamic Principles, Entropy Continuity during Component Confinement, Energy Gap and the Residual Entropy},
author = {P. D. Gujrati},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.0429},
year = {2015}
}
备注
52 pages, 4 figures, citation corrected