Вышедшие номера
Температурная зависимость теплоемкости и времена установления вакансионного равновесия в простых кристаллах
Товбин Ю.К.1, Титов С.В.1, Комаров В.Н.1
1Научно-исслeдоватeльский физико-химичeский институт им. Л.Я. Карпова, Москва, Россия
Email: tovbin@cc.nifhi.ac.ru
Поступила в редакцию: 14 апреля 2014 г.
Выставление онлайн: 20 января 2015 г.

Определен концентрационный диапазон вакансий, влияющих на температурную зависимость теплоемкости при постоянном объеме Cv, и рассчитаны времена установления вакансионного равновесия в сферических образцах простых кристаллов различных радиусов за счет теплового движения атомов в ходе процесса, максимально приближенного к равновесному, при понижении температуры начиная от температуры плавления до текущего значения T. При расчете свободной энергии дефектного кристалла учитываются вклады межатомных взаимодействий через потенциальные функции Леннард-Джонса и колебательные энергии. Свойства дефектного кристалла рассчитываются на основе функции распределения частот идеального кристалла и поправок к ней, отражающих локальные колебания атомов вокруг вакансий, в рамках линейного приближения Лифшица по плотности вакансий. Для нахождения свободной энергии бездефектного идеального кристалла рассчитаны частоты нормальных колебаний кристалла с учетом взаимодействий до четырех ближайших соседей. Показано, что пренебрежение акустическими (антифазными) участками спектра при расчете Cv приводит с ростом температуры к уменьшению (увеличению) значений Cv от аналогичных значений, рассчитанных по полному спектру колебаний. Неравновесность состояний дефектного кристалла может приводить к отрицательным значениям теплоемкости при постоянном объеме. Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант N 12-03-00028а).