Low Temperature Physics: 24, 20 (1998); https://doi.org/10.1063/1.593530 (15 pages)
Физика Низких Температур: Том 24, Выпуск 1 (Январь 1998), c. 27-46    ( к оглавлению , назад )

О теpмодинамике пеpеохлажденных жидкостей и стекол

А. С. Бакай

Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт" Украина, 310108, г. Харьков, ул. Академическая, 1
E-mail: bakai@kipt.kharkov.ua

(Статья поступила в редакцию 18 июня 1997 г., после переработки 7 августа 1997г.)

Анотация

Термодинамика стеклообразующих жидкостей и стекол рассматривается с учетом вклада гетерофазных флуктуаций в свободную энергию. Гетерофазными флуктуациями в жидкости являются зародыши некристаллического твердого тела, а в стекле - зародыши жидкой фазы. Твердотельное кристаллическое состояние исключается из рассмотрения. Описание свободной энергии основано на использовании капельной модели и модели смешанного состояния. Показано, что на плоскости (P, T) существуют три области стабильности различных структурных состояний рассматриваемой системы. Две из них - области стабильности капельных структурных состояний, в которых гетерофазные флуктуации имеют форму изолированных капель. В третьей области стабильным является смешанное состояние, в нем сосуществуют два бесконечных взаимно протекающих кластера, жидкий и некристаллический твердотельный. Ширина температурного интервала, [T t1, Tt2], в котором смешанное состояние стабильно, увеличивается с ростом конфигурационной энтропии (сложности) некристаллической твердотельной фракции. В использованном подходе обнаружены слабые фазовые переходы первого рода при T = Tt1 и T = Tt2. Показано, что в смешанном состоянии возможны фазовые переходы первого или второго рода. Приведены критерии наличия этих фазовых переходов. Получены уравнения состояния и выражения для термодинамических величин (энтропии, теплоемкости, сжимаемости и коэффициента теплового расширения) для капельных и смешанного состояний.