玻璃形成体系中比热容的理论

玻璃形成体系中比热容的实验测量揭示了比热容温度依赖性的反常现象，包括在玻璃化转变附近所谓的“比热容峰”。本文旨在为这些反常现象提供理论解释，并针对一个简单的玻璃形成模型给出定量理论。我们首先展示了一个经典二元混合物模型中比热容的新模拟结果。我们表明，除了先前观察到的比热容峰外，在较低温度下还存在第二个峰，这在早期模拟中无法观测到。其次，我们提出了比热容与体积模量之间的一般关系，从而在液态和非晶固态之间建立了平滑连接。本文的核心结果是体系中团簇的微熔融与比热容峰出现之间的联系。我们将这两个峰归因于体积模量和剪切模量的变化。我们提出，玻璃形成现象伴随着体积模量和剪切模量的快速变化，但这些快速变化发生在不同的温度范围内。最后，我们演示了如何构建频率依赖的复比热容理论，该理论预期源于玻璃形成体液态中的非均匀团簇化。我们以甘油动力学模型为例提供了具体实例。理论上的频率依赖比热容与甘油的实验测量结果吻合良好。我们在论文结尾指出，玻璃形成体中比热容的温度依赖性并不具有普适性——不幸的是，需要针对每种情况单独理解。