纳米热力学的宏大世界

纳米热力学扩展了标准热力学，以促进纳米尺度上的有限尺寸效应。其关键要素是 Hill 细分势能，它适应了独立小系统的非广延能量，类似于 Gibbs 化学势适应不同粒子的方式。纳米热力学对于表征块体样品内独立弛豫区域的热平衡分布至关重要，正如使用各种实验技术发现的大多数材料的主要响应那样。细分势能确保了严格遵循热力学定律：通过包含局部构型熵的瞬时贡献来守恒总能量，并通过与热浴耦合使总熵保持最大化。纳米热力学的独特特征是完全开放的纳米正则系综。另一个特征是，每个区域内的粒子在统计上变得不可区分，这避免了非广延熵，并模拟了量子力学行为。应用于平均场理论时，纳米热力学给出了区域的异质分布，从而产生拉伸指数弛豫和超阿伦尼乌斯激活。应用于蒙特卡洛模拟时，它对玻尔兹曼因子进行了非线性修正，改善了伊辛模型与磁性材料中测得的非经典临界标度之间的一致性。纳米热力学还为许多材料中发现的 1/f 噪声提供了基本机制。