Mie–Gruneisen equation of state
Содержание
- 1 Source
- 2 Mie-Gruneisen equation of state
- 3 Equation of state for perfect crystals with simple lattice
- 4 Cold curve for Lennard-Jones, Mie, and Morse potentials
- 5 Коэффициент Грюнайзена для потенциалов Леннарда-Джонса, Ми, Морзе
- 6 Функция Грюнайзена для потенциалов Леннарда-Джонса, Ми, Морзе
- 7 Статьи
- 8 Ссылки
Source
This article is based on the paper A.M. Krivtsov, V.A. Kuzkin, Derivation of Equations of State for Ideal Crystals of Simple Structure // Mech. Solids. 46 (3), 387-399 (2011))
Mie-Gruneisen equation of state
In high pressure physics it is usual to represent the total pressure
in condensed matter as a sum of "cold" and "thermal" components:
The cold pressure, refereed to as the "cold curve" is caused by deformation of crystal lattice only. The thermal pressure is due to thermal motion of the atoms. In other words, the cold pressure is a function of volume only, while the thermal pressure also depends on thermal energy
:
The thermal energy is a part of the internal energy caused by the thermal motion of atoms. In the simplest case the thermal energy os equal to
, where is the specific heat. In practice it is usually assumed that the dependence of pressure on thermal energy is linear:
The given equation is refereed to as Mie-Gruneisen equation of state (EOS). The function
is called Gruneisen function. The value of Gruneisen function in undeformed configuration is called Gruneisen coefficient.
Equation of state for perfect crystals with simple lattice
where
is the number of coordination sphere, is the number of coordination spheres, is the number of atoms bolonging to the -th coordination sphere, is the radius of coordination sphere , , is the radius of the first coordination sphere in undeformed configuration, .
Cold curve for Lennard-Jones, Mie, and Morse potentials
In the case of nierest neighbors interactions the cold curve for Lennard-Jones, Mie, and Morse potentials has the following simple form.
- Cold curve for Lennard-Jones potential:
- Cold curve for Mie potential:
- Cold curve for Morse potential:
Here
is the bond energy, is the bond length, is the parameter characterising the width of the potential well; are parameters of Mie potential.Коэффициент Грюнайзена для потенциалов Леннарда-Джонса, Ми, Морзе
Выражение для параметра Грюнайзена для идеальных кристаллов с парными взаимодействиями в пространстве размерности
имеет вид:
где
- потенциал межатомного взаимодействия, - равновесное расстояние, - размерность пространства. Связь параметра Грюнайзена с параметрами потенциалов Леннарда-Джонса, Ми и Морзе представлена в таблице.решетка | размерность пространства | Потенциал Леннарда-Джонса | Потенциал Ми | Потенциал Морзе |
---|---|---|---|---|
Цепочка | ||||
Треугольная решетка | ||||
ГЦК, ОЦК | ||||
"Гиперрешетка" | ||||
Общая формула |
Функция Грюнайзена для потенциалов Леннарда-Джонса, Ми, Морзе
- Потенциал Леннарда-Джонса:
- Потенциал Ми
- Потенциал Морзе
Статьи
- Кривцов А. М., Кузькин В. А. Получение уравнения состояния идеальных кристаллов простой структуры // Механика твёрдого тела. — 2011. — № 3.