有限尺度下弱相互作用费米气体的热力学性质

基于巨正则系综理论和数值模拟方法,研究有限尺度下弱相互作用费米气体的热力学性质,给出系统低温下的化学势、能量及热容量的解析式,分析弱相互作用、有限尺度效应对系统热力学性质的影响.研究表明,有限尺度和排斥相互作用增大了系统的化学势、能量,吸引相互作用减小了系统的化学势、能量.相互作用受到尺度的调制,尺度变大,相互作用影响变小,相互作用和尺度效应都受到温度的调制,温度升高,相互作用和尺度的影响减小.尺度和相互作用的一级修正对热容量无影响.     

弱磁场中弱相互作用费米气体的有限粒子数效应(英文)

由弱磁场中弱相互作用费米气体的配分函数,导出有限粒子数条件下系统的配分函数G(β,N ).在此基础上,运用统计平均方法求解有限粒子数弱相互作用费米气体热力学量的解析表达式,给出各种温度条件下的热力学性质.研究结果表明,有限粒子数效应使各个热力学量都产生了一个修正项,除温度趋于0外,粒子数对化学势的修正项有直接影响,对内能和热容量的修正项并不产生直接影响.并且有限粒子数效应总是降低化学势,从而使化学势的0点向低温漂移,粒子数增大,会削弱这种效应,粒子间的相互排斥会加强这种效应.     

强磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质

基于赝势法和局域密度近似研究了强磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质,得出化学势、总能和热容量的解析式,同时分析了磁场及相互作用对系统热力学性质的影响.研究表明,无论是高温情况还是低温情况下,磁场都能调节相互作用的影响.低温下,与无磁场的系统相比,磁场降低系统的化学势、总能和热容量;与无相互作用系统相比,排斥作用增加化学势而降低总能及热容量.高温下,磁场和排斥作用均可降低系统的总能而增加热容量,强磁场可以改变相互作用对总能及热容量的影响. 关键词： 强磁场 弱相互作用 费米气体 热力学性质     

弱磁场中弱相互作用玻色气体的热力学性质

运用外势中弱相互作用玻色体系的理论结论,研究弱磁场中弱相互作用玻色气体的高温热力学性质,给出系统总能和热容量的解析式,分析粒子之间的相互作用及磁场对系统热力学性质的影响.研究结果表明,排斥(吸引)对粒子和能量的空间分布有集中(分散)作用,并使得系统的化学势、总能、热容量都增大(减小);加强磁场既可使得粒子和能量的空间分布趋于分散又可削弱相互作用对粒子和能量空间分布的影响.相互作用对各个特征量的影响也有着不同的个性表现.     

反常磁矩对弱磁场弱相互作用费米气体热力学性质的影响

考虑费米子的反常磁矩, 运用赝势法和热力学理论, 导出弱磁场中弱相互作用费米气体自由能的解析式, 以此为基础给出高温和低温情况下系统热力学性质, 分析反常磁矩对热力学性质的影响机理. 研究表明: 反常磁矩对热力学性质的影响与温度相关, 而且这种影响随温度的上升在低温区是增大的, 在高温区是减小的; 对于系统的化学势、内能, 反常磁矩加强了磁场的影响, 弱化了相互作用的影响; 对于系统的热容量, 反常磁矩在低温区使其减小, 在高温区使其增加.     

带电粒子系统在双外场中的高温弱简并效应

用Thomas-Fermi半经典统计理论和方法,研究处于匀强电场加谐振场约束的带电粒子系统的热力学性质.首先导出外场约束下带电粒子系统的量子状态数密度,进而给出高温弱简并情况下带电粒子系统的化学势、内能和热容量的解析式,并分析电场和谐振场对系统化学势、内能和热容量的具体影响. 研究结果表明,带电粒子系统在双外场约束下具有高温弱简并效应. 关键词： 带电粒子 匀强电场 谐振场 高温弱简并效应     

简谐势阱中理想Fermi气体的有限尺度效应（英文）

在定义特征长度的基础上,应用Euler–MacLaurin公式,研究了三维简谐势阱中有限理想Fermi气体的热力学性质.给出了具有有限尺度效应修正的化学势、内能、压强张量与状态方程和热容量的解析表达式,分别就强简并和弱简并的情况进行了讨论.揭示了简谐势阱中有限尺度效应的实质以及与处于D维容器中的不同,指出了简谐势阱中的有限尺度效应使得热力学量减小,压强的各向同性(或各向异性)取决于简谐势的各向同性(或各向异性),T=0K时费米能和基态内能在满足一定边界条件时分别存在一个极大值.     

磁场中非广延相对论费米系统的统计性质

基于广义外势中的非广延统计理论,运用理论解析与数值模拟方法,研究磁场中非广延极端相对论费米气体的热力学性质,给出总能、热容量、化学势的解析式,分析非广延参数、极端相对论效应、磁场及温度对系统热力学性质的影响机理.研究显示,非广延参数不仅对热力学性质有直接的影响,而且也影响着磁场的物理效应. 随温度的升高,非广延参数及磁场对热力学性质的影响均被放大.极端相对论效应对化学势及热容量有特别显著的影响.     

弱磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质

根据赝势法和系综理论导出弱磁场中弱相互作用费米气体的内能、化学势和热容量的小参数r的解析式.在此基础上给出高温和低温两种情况下弱磁场中弱相互作用费米气体的热力学性质,探讨磁场及粒子间相互作用对热力学性质的影响,分析磁场与三维谐振势两种约束对系统性质影响的不同及其原因. 关键词： 赝势法 费米气体 相互作用 热力学性质     

基于准经典近似研究强磁场中高温费米气体的统计性质

基于准经典近似研究强磁场中高温费米气体的统计性质,给出系统的统计特征量的解析式,分析磁场和温度对统计性质的影响.结果显示,与低温情况比较,高温下的统计特征量不再振荡,与自由费米气体比较,磁场总是降低系统的总能,增加系统的化学势、热容量、熵、压强和稳定性;而且温度越高,磁场对总能及热容量的影响越弱,对化学势的影响越大.     

Finite-size effects in a D-dimensional ideal Fermi gas

By using the Euler-MacLaurin formula,this paper studies the thermodynamic properties of an ideal Fermi gas confined in a D-dimensional rectangular container.The general expressions of the thermodynamic quantities with the finite-size corrections are given explicitly and the effects of the size and shape of the container on the properties of the system are discussed.It is shown that the corrections of the thermodynamic quantities due to the finite-size effects are significant to be considered for the case of strong degeneracy but negligible for the case of weak degeneracy or non-degeneracy.It is important to find that some familiar conclusions under the thermodynamic limit are no longer valid for the finite-size systems and there are some novel characteristics resulting from the finite-size effects,such as the nonextensivity of the system,the anisotropy of the pressure,and so on.     

Gibbs free energy approach to calculate the thermodynamic properties of copper nanocrystals

Based on the thermodynamic and thermophysical properties of bulk materials, Gibbs free energy for nanocrystals is obtained and used to study the size-dependent melting point depression phenomenon. On the basis of size effects on the melting temperature of nanocrystals, thermodynamic properties of Cu nanocrystals, such as the specific heat capacity, the Debye temperature and the diffusion activation energy are investigated. Conversely, reliable predictions of these thermodynamic properties further verify the proposed approach.     

Thermodynamic properties of a rotating Bose gas in harmonic trap

In this paper, the thermodynamic properties of a rotating Bose gas in harmonic trap are investigated. In particularly, the condensate fraction, critical temperature and heat capacity are analytically calculated. A simple semiclassical approximation, which is the density of state approach, is suggested. This approach is able to include the effects, such as the finite size and the chemical potential when becomes equal to the energy of the lowest energy state, that altered the rotating ideal Bose gas simultaneously. The calculated results show that the thermodynamic properties depend strongly on the rotation rate. The rapid rotation leads to a highly anisotropic confinement potential. The possibility for dimensionality cross-over to lower dimensions for this system is discussed. We compare the outcome results with the experimental measured data of Coddington et al. [Phys. Rev. A 70, 063607 (2004)].