Перераспределение энергии по пространственным направлениям в кристаллах

Выпускная квалификационная работа

Выполнил: студент группы 43604/1 Н.Г. Шварёв

Руководитель: кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры Теоретическая механика В.А. Кузькин

Введение

Количественное описание неравновесных тепловых процессов в кристаллах – одна из актуальных проблем современной физики. Это связано со стремительным развитием нанотехнологий. В связи с этим большой интерес представляют процессы, происходящие в твердых телах при переходе к состоянию термодинамического равновесия. Неравновесное состояние может быть вызвано, к примеру, прохождением ударных волн или быстрым лазерным воздействием. Тогда кинетические энергии теплового движения атомов в разных направлениях могут значительно различаться. Это, в свою очередь, показывает, что кинетическая температура может проявлять тензорные свойства. На фронте ударной волны, распространяющейся вдоль одной из осей, например, оси X, выполняются следующее соотношение:

[math]T_{xx} \gt T_{yy} [/math],

где [math]T_{xx}= \frac{{m\lt v_x^2\gt }}{k_B}, T_{yy}= \frac{{m\lt v_y^2\gt }}{k_B}[/math] - кинетические температуры вдоль соответствующих направлений, [math]k_B[/math] - постоянная Больцмана.

При переходе к равновесному состоянию в кристалле реализуется два процесса:

1)Выравнивание кинетической и потенциальной энергий;

2)Перераспределение кинетической энергии по пространственным направлениям.

Данная работа посвящена численному описанию перераспределения кинетической энергии по пространственным направлениям в негармонических кристаллах с треугольной кристаллической решеткой.