محاسبه خصوصیات ترمودینامیکی مایع هلیم-3 دو بعدی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 استاد فیزیک دانشگاه شیراز

2 دانشجو/دانشگاه شیراز

چکیده

در اینجا از یک روش وردشی بر اساس بسط خوشه ای انرژی استفاده شده تا انرژی آزاد، آنتروپی، معادله حالت، ظرفیت گرمایی و تراکم ناپذیری مایع هلیم-3 دو بعدی را در دمای معین محاسبه نماییم. در این محاسبات پتانسیل لنارد-جونز را به عنوان پتانسیل برهمکنش بین اتمهای هلیم در نظر گرفته ایم. محاسبات نشان می دهندکه انرژی آزاد سیستم با افزایش چگالی، افزایش و با افزایش دما، کاهش می‌یابد. همچنین نشان داده ایم که مایع هلیم-3 دو بعدی دارای حالت مقیدی نیست. نتایج محاسبات ما نشان می دهند که با افزایش دما، معادله حالت سیستم سخت تر می‌شود. برای ظرفیت گرمایی در حجم ثابت دیده شده است که در دمای بالا به مقدار حدی 1 می‌رسد، یعنی در این حالت سیستم مورد نظر ما دارای رفتاری شبیه یک گاز ایده آل دو بعدی کلاسیک می باشد. همچنین نتایج ما نشان داده اند که با افزایش چگالی و دما سیستم مورد نظر تراکم ناپذیر تر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Calculation of thermodynamic properties of two-dimensional liquid helium-3

نویسنده [English]

  • Gholam Hossein Bordbar 1
1 Professor of Physics/Shiraz University
چکیده [English]

We have used a many-body method based on the cluster expansion of the energy to calculate the free energy, entropy, equation of state, heat capacity and incompressibility of the two dimensional liquid helium-3. In these calculations, we have used the Lennard-Jones potential as the inter atomic interaction. Our calculations show that the free energy increases by increasing the density, and decreases by increasing temperature. We have also shown that the two dimensional liquid helium-3 has no bond state. Our results indicate that the equation of state of the system becomes stiffer as the temperature increases. For heat capacity, it was seen that reaches the limiting value 1 k_B at high temperatures. This means that our system has a behavior the same as two dimensional classical ideal gas. Also, our results have shown that as the density and temperature increase, the system becomes more incompressible.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Two dimensional liquid helium-3
  • free energy
  • Equation of state
  • specific heat
  • Incompressibility