积与积减原理

文章分析了重力势能、引力势能、电荷势能、化学势能、热量势能、质量积、动量积等多种势能,发现它们均可表达为一种守恒广延量和对应的强度量的乘积,因此可将其统一定义为"积".基于积这一概念,文章得到了孤立系统内守恒广延量传递过程的积减原理,即孤立系统内进行的守恒广延量传递过程中系统的积总是减小的.进一步,文章还基于积的概念发展了孤立系统和封闭系统的势平衡判据,发现孤立系统达到势平衡状态时,系统的积达到最小值(最小积原理);当封闭系统达到势平衡状态时,系统的准自由积达到最小值(最小准自由积原理).上述结论应用于传热学中即可得到热量传递过程的(火积)减原理及相应的热平衡判据.与热力学中的核心概念熵相对应,由于物理量(火积)可以描述传热过程的不可逆性,作为传热过程的优化准则,度量系统的无序度,并给出系统的热平衡判据,因此(火积)是传热学中的核心概念. 关键词： 势能 积 积减原理 平衡判据     

热学中统计熵的一种理论解析

大学物理教学过程中,适当给出一些有特色的数学推导,有利于学生理解相关的物理内容和构建相应的物理图像.理想气体的统计熵是热力学中一个重要概念,它与理想气体的体积和温度有关.本文根据测不准关系,提出理想气体分子最小空间概念.利用概率统计的基本知识,通过一定的数学处理,推导出一个统计熵的表达式.这个表达式包含了温度和体积对统...     

非广延统计力学与完全开放系统的统计分布

简介了非广延统计力学的Tsallis统计,用其计算了理想气体;推导出了以含有非广延熵常数的Shannon熵为基础和以Tsallis熵为基础的非广延统计力学的完全开放系统的统计分布及计算热力学量的公式;讨论表明:Tsallis熵对应的统计分布及计算热力学量的公式在非广延参量q→1时,完全过渡到了Shannon熵对应的形式.     

简谐势阱中理想任意子气体的空间分布与动量分布

应用分数不相容统计,求出了球对称简谐势阱中有限理想任意子气体的广义费米能和广义费米温度,揭示了广义费米能、广义费米温度的粒子数效应及其物理实质.导出了零温和有限温度时任意子气体的空间分布和动量分布,给出了广义费米球及其半径,研究了统计参数和粒子数效应以及非零温时温度对分布的影响,并与理想费米气体的空间分布及动量分布进行了比较.     

温度对金属纳米线势能分布的影响

采用三维分子动力学模拟方法,以面心立方金属银为研究对象,基于Finnis-Sinclair型嵌入原子法(EAM)多体势,模拟研究了纳米线势能分布特征在常温下及其在不同温度直到熔化过程中的变化,给出了常温及不同温度银纳米线势能分布比例和势能分布函数.结果表明:常温下,纳米线高势能原子比例随纳米线横截面尺寸的减小而增大,势能分布函数曲线各峰位几乎与纳米线横截面尺寸无关;纳米线熔化前的势能分布函数曲线具有多个波峰,随着温度增加,峰数减少且峰位右移;熔化后,多峰特征消失,只有一个宽化的峰.     

NO+离子系统热力学性质的理论研究

基于课题组前期获得的研究双原子分子某电子态完全势能函数改进后的Hulburt-Hirschfelder (improved Hulburt-Hirschfelder,IHH)势能模型,结合实验测量得到的光谱常数和Rydberg-Klein-Rees (RKR)光谱数据,对NO⁺离子基态包含离解区在内的全程势能曲线进行研究.利用获得的完全势能曲线数值求解一维薛定谔方程,得到了体系包含高激发态在内的振转能级,并以此为基础计算获得体系总的内部配分函数,最后借助量子统计系综理论计算NO⁺离子系统在100—6000 K温度内的摩尔热容、摩尔熵、摩尔焓和约化摩尔吉布斯自由能.对NO⁺离子系统的研究结果表明,IHH势模型同样也适用于离子系统,计算的势能曲线与实验数据吻合良好,其精度优于HH势和MRCI/aug-cc-pV6Z势,且预测的热力学性质较HH势模型更接近实验值.本文提出的研究方法为通过双原子离子微观信息获取系统宏观热力学性质提供了一条新的有效途径.     

强束缚势中Lévy飞行的非Gibbs-Boltzmann统计

解析和数值研究了强束缚势中Lévy飞行粒子的稳态分布.结果表明:当势从单稳态变化到双稳态时,粒子的稳态分布呈现单模到双模或双模到三模的转换;特别在势的鞍点处,坐标分布密度函数出现了一个峰,这违背了Gibbs-Boltzmann统计.     

He-NO碰撞体系微分截面的理论计算

首先用Huxley势函数形式拟合了在RCCSD(T)/aug-cc-pVTZ+bf理论水平下计算的He-NO相互作用能数据，获得了He原子与NO分子相互作用的各向异性势，然后采用密耦近似方法计算了He-NO碰撞体系的总微分截面、弹性微分截面和非弹性微分截面，并总结了微分散射截面的变化规律. 结果表明，拟合势不但表达形式简洁，而且较好地描述了He-NO系统相互作用的各向异性特征；利用碰撞体系分子间势的量子化学从头计算结果,可解决势能参数难以确定的问题，对进一步研究原子与分子碰撞机理有一定参考价值. 关键词： 各向异性势 势能参数 密耦近似 微分截面     

热学中的新物理量

通过与力学、电学的比拟,在热学中引入了热量的势、势能、速度、动能等新的物理量,从而可建立热量运动的守恒方程组.热量传递是不可逆过程,耗散的是热量的"能量".以耗散最小(热阻最小)为目标函数,就能对传热过程进行优化.傅立叶导热定律是热量运动方程在不计动量变化条件下的简化.在极端(低温、超高速、纳米尺度)条件下不再适用,引入新物理量后,能阐明热波、导热系数尺度效应等"超常"物理现象.     

LaF分子基态X1Σ+分析势能函数计算

用原子分子反应静力学原理导出LaF分子可能的电子状态和离解极限.在相对论有效核芯势RECP(Relativistic Effective Core Potential)近似下,用密度泛函理论中的B3LYP方法优化了LaF分子单、三重态平衡几何结构,计算了基态X1Σ+的振动基频和离解能.在计算出来的一系列单点势能基础上,用非线性最小二乘方法拟合出基态Murrell-Sorbie势能曲线,得到分析势能函数,由此计算出相应光谱常数ωe、Be、αe、ωeχe的理论值并和实验测量的振转光谱比较,结果非常吻合.另外还比较了用两种不同有效势得到的分析势能函数和光谱参数,以能量一致相对论有效势ECEP(Energy Cosistent Relativistic Effective Potential)得到的结果最好.     

一排高度依次增加的骨牌倒下过程中的能量传递问题

对排成一排但高度不断增加的多米诺骨牌在顺次倒下的过程中,总的重力势能不断减小,其中一部分重力势能转化为下一个骨牌倒下的转动动能.通过运用角动量定理发现,骨牌倒下的转动动能和之前系统的能量转化有一定的关系,而骨牌倒下的条件由彼此相邻的两个骨牌之间的间距、高度及后一张骨牌获得的角速度决定.     

Multireference configuration interaction potential curve and analytical potential energy function of the ground and low-lying excited states of CdSe

The potential energy curves (PECs) of the ground state ($^{3}\Pi )$ and three low-lying excited states ($^{1}\Sigma $, $^{3}\Sigma $,$^{ 1}\Pi )$ of CdSe dimer have been studied by employing quasirelativistic effective core potentials on the basis of the complete active space self-consistent field method followed by multireference configuration interaction calculation. The four PECs are fitted to analytical potential energy functions using the Murrel--Sorbie potential function. Based on the PECs, the vibrational levels of the four states are determined by solving the Schr\"{o}dinger equation of nuclear motion, and corresponding spectroscopic constants are accurately calculated. The equilibrium positions as well as the spectroscopic constants and the vibrational levels are reported. By our analysis, the $^{3}\Pi $ state, of which the dissociation asymptote is Cd($^{1}$S) + Se($^{3}$P), is identified as a ground state of CdSe dimer, and the corresponding dissociation energy is estimated to be 0.39\,eV. However, the first excited state is only 1132.49\,cm$^{ - 1}$ above the ground state and the $^{3}\Sigma $ state is the highest in the four calculated states.     

无限深势阱中粒子的态密度

对于自由粒子在有限容器中的能态密度,热力学统计教材一般根据半经典量子图像,由驻波条件和德布罗意关系,以动量分立值为基础出发得到;然而根据量子理论,无限深势阱中的粒子存在能量本征态,而非动量本征态.本文以能量本征态为统计对象推导了有限体积中的自由粒子的能态密度,结果与教材一致.但是我们的处理方式显得更为自然.     

非晶铁中位形熵与信息维的压力响应

本文分析了非晶铁模型中原子能量分布的信息维和位形熵随压力的变化。计算了原子相互作用能的粒子数分布,将其分布的信息维作为非晶态位形熵的度量。计算结果表明,原子能量分布曲线和位形熵与统计时所取能量间隔有关;位形熵与能量间隔之间具有分形标度关系。用介于由能量间隔的下截止限和上截止限所确定的无标度区内的平均值表示各压力下的位形熵。模拟结果表明,原子能量分布的信息维是描述非晶系统无序状态的另一有效参量;压力对非晶金属结构无序及分维值的影响呈较复杂的波动变化趋势。 关键词：     

两体相互作用费米系统在自旋轨道耦合和塞曼场中的基态转变

在超冷费米系统中实现人造规范势的突破,吸引了许多新问题的研究,展现了许多新奇的物理现象.本文研究了在环阱中,具有自旋轨道耦合和塞曼作用的两体相互作用费米模型.通过平面波展开的方法,解析求解了两体费米系统的本征能态.系统的总动量为守恒量,可以在不同总动量空间中研究能谱.研究发现:随着塞曼相互作用增大,在不同总动量空间,两体费米系统的本征能量均逐渐降低,系统基态从总动量为零空间转变到有限值空间.从吸引到排斥相互作用,无塞曼相互作用时,基态总动量始终为零,有塞曼相互作用时,基态总动量从零转变为有限值.通过单粒子和基态动量分布研究,本文直观地揭示了由塞曼能级劈裂引起的基态转变.     

谐振子势阱囚禁玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚

基于Thomas-Fermi半经典近似方法研究了谐振子势阱约束下任意维理想玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)．导出了玻色气体的BEC转变温度、基态粒子占据比例、内能和热容量等物理量的解析表达式,讨论了空间维度和谐振子势阱的影响．以二维和三维玻色系统为例,数值计算了上述热力学量,并与解析结果进行了对比,二者获得了较好的吻合．     

谐振子势阱囚禁玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚

基于Thomas-Fermi半经典近似研究了谐振子势阱约束下任意维理想玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC).导出了玻色气体的BEC转变温度、基态粒子占据比例、内能和热容量等物理量的解析表达式,讨论了空间维度和谐振子势阱的影响.以二维和三维玻色系统为例,数值计算了上述热力学量,并与解析结果进行了对比,二者获得了较好的吻合.     

Accurate double many-body expansion potential energy surface of HS_2(A~2A') by scaling the external correlation

A globally accurate single-sheeted double many-body expansion potential energy surface is reported for the first excited state of HS_2 by fitting the accurate ab initio energies, which are calculated at the multireference configuration interaction level with the aug-cc-pVQZ basis set. By using the double many-body expansion-scaled external correlation method,such calculated ab initio energies are then slightly corrected by scaling their dynamical correlation. A grid of 2767 ab initio energies is used in the least-square fitting procedure with the total root-mean square deviation being 1.406 kcal · mol~(-1).The topographical features of the HS_2(A_2A') global potential energy surface are examined in detail. The attributes of the stationary points are presented and compared with the corresponding ab initio results as well as experimental and other theoretical data, showing good agreement. The resulting potential energy surface of HS_2(A_2A') can be used as a building block for constructing the global potential energy surfaces of larger S/H molecular systems and recommended for dynamic studies on the title molecular system.