搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

单势阱粒子溢流模型中热力学量的涨落效应

张学军 饶坚 邓杨保 蒋练军 田野

引用本文:
Citation:

单势阱粒子溢流模型中热力学量的涨落效应

张学军, 饶坚, 邓杨保, 蒋练军, 田野

Fluctuation effects of thermodynamic variables in particle-spilling-from-well model with single potential well

Zhang Xue-Jun, Rao Jian, Deng Yang-Bao, Jiang Lian-jun, Tian Ye
PDF
导出引用
  • 采用相空间积分方法严格导出了各态历经条件下单势阱粒子溢流模型中系统温度和阱内粒子数涨落的解析表达式,着重讨论了热力学量涨落与总粒子数和势阱体积之间的关系. 研究表明,系统总粒子数越少以及势阱体积越小,热力学涨落越显著,并且热力学涨落与阱内粒子的溢出密切相关. 粒子的溢出和系统负比热及热力学大幅涨落的发生存在一一对应的关系,这一对应关系的根源可以从表观能量逆均分来理解.
    Under ergodic condition, the analytic expressions for the fluctuations of temperature and particle number in the well of a system are obtained rigorously in particle-spilling-from-well model by means of integration approaches in phase space; the relationships among fluctuations of thermodynamic variables, the total particle numbers, and the well volume are emphasized. Results show that the less the total number of particles and the smaller the well's volume, the more remarkable the thermodynamic fluctuations effect, and the more closely the thermodynamic fluctuations related to the particle spilling from the well. There is a one to one correspondence between particle spilling from the well and the occurrence of negative specific heat, and the huge thermodynamic fluctuations,as well as, the origin of this phenomenon can be understood by the apparent energy inverse partition.
    • 基金项目: 湖南省自然科学基金(批准号:12JJ3011和14JJ6043)和湖南省教育厅科学研究计划项目(批准号:10C0509)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province, China (Grant Nos. 12JJ3011, 14JJ6043 ), and the Scientific Research Foundation of the Education Department of Hunan Province, China (Grant No. 10C0509).
    [1]

    Feng D L, Feng Y H, Zhang X X 2013 Acta Phys. Sin. 62 083602(in Chinese) [冯黛丽, 冯妍卉, 张欣欣 2013 物理学报 62 083602]

    [2]

    Xiao X Y 2012 Chin Phys. B 21 046102

    [3]

    Zhang L, Wang S Q, Chen N X 2012 Chin Phys.B 21 033601

    [4]

    Shao C W, Wang Z H, Li Y N, Zhao Q, Zhang L 2013 Acta Phys. Sin. 62 083602(in Chinese) [邵琛玮, 王振华, 李艳男, 赵骞, 张林 2013 物理学报 62 083602]

    [5]

    Zhang L, Li W, Sun H X, Zhang C B, Xu S N 2009 Acta Phys. Sin. 58 58(in Chinese) [张林, 徐送宁, 李蔚, 孙海霞, 张彩碚 2009 物理学报 58 58]

    [6]

    Wu Z M, Wang X Q, Yang Y Y 2007 Chin Phys. 16 405

    [7]

    Pochodzalla J 1995 Phys. Rev. Lett. 75 1040

    [8]

    Ma Y G, Siwek A, Péter J, Gulminelli, F, Dayras, R, Nalpas L, Tamain B, Vient E, Auger G, Bacri CO, Benlliure J, Bisquer E, Borderie B, Bougault R, Brou R, Charvet J L, Chbihi A, Colin J, Cussol D, DeFilippo E, Demeyer A, Dore D, Durand D, Ecomard P, Eudes P, Gerlic E, Gourio D, Guinet D, Lautesse P, Laville J L, Lebreton L, Lecolley J F, Le Fevre A, Lefort T, Legrain R, Lopez O, Louvel M, Lukasik J, Marie N, Metivier V, Ouatizerga A, Parlog M Plagnol E, Rahmani A, Reposeur T, Rivet MF, Rosato E, Saint-Laurent F, Squalli M, Steckmeyer J C, Stern M, Tassan-Got L, Volant C, Wieleczko P J 1997 Phys. Lett. B 390 41

    [9]

    D’Agostino M, Botvina A S, Bruno M, Bonasera A Bondorf J P, Bougault R, Desquerelles P, Geraci E, Gulminelli F, Iori I, Le N Neindre, G. VMargagliotti, Mishustin N, Moroni A, Pagano A, Vannini G. 1999 Nucl. Phys. A 650 329

    [10]

    Schmidt M, Kusche R, Kronmller W, Von Issendorff B, Haberland H 1997 Phys. Rev. Lett. 79 99

    [11]

    Chomaz P, Gulminelli F 1999 Nucl. Phys. A 647 153

    [12]

    Bachels T, Gntherodt H J, Schäfer R 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1250

    [13]

    Kofman R, Cheyssac P, Celestini F 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1388

    [14]

    Schmidt M, Hippler T, Donges J, Schmidt M., Hippler T, Donges J, Kronmller W, Von Issendorff B, Haberland H., Labastie P 2001 Phys. Rev. Lett. 87 203402

    [15]

    Gobet F, Farizon B, Farizon M, Gaillard M J, Miark T D 2001 Phys. Rev. Lett. 87 203401

    [16]

    Gobet F, Farizon B, Farizon M, Gaillard M J, Buchet J P, Carré M, Scheier P, Märk T D 2002 Phys. Rev. Lett. 89 183403

    [17]

    Bréchignac C, Cahuzac P, Concina B, Leygnier J 2002 Phys. Rev. Lett. 89 203401

    [18]

    Breaux G A, Benirschke R C, Sugai T, Kinnear B S, Jarrold M F 2003 Phys. Rev. Lett. 91 215508

    [19]

    Schmidt M, Kusche R, Hippler T, Donges J, Kronmller W, Von Issendorff B, Haberland H 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1191

    [20]

    Leviatan A, Ginocchio J N 2003 Phys. Rev. Lett. 90 212501

    [21]

    Behringer H, Pleimling M, Huller A 2005 J. Phys. A 38 973

    [22]

    Casetti L, Kastner M 2006 Phys. Rev. Lett. 97 100602

    [23]

    Ramírez-Hernández A, Larralde H, Leyvraz F 2008 Phys. Rev. Lett. 100 120601

    [24]

    Ramírez-Hernández A, Larralde H, Leyvraz F 2008 Phys. Rev. E 78 061133

    [25]

    Michaelian K, Santamaría-Holek I, Pérez-Madrid A 2009 Phys. Rev. Lett. 102 138901

    [26]

    Andersen T D, Lim C C 2007 Phys. Rev. Lett. 99 165001

    [27]

    Carignano M A, Gladich I 2010 Europhys. Lett. 90 63001

    [28]

    Staniscia F, Turchi A, Fanelli D, Chavanis P H, and De Ninno G 2010 Phys. Rev. Lett. 105 010601

    [29]

    Campisi M, Zhan F, Hänggi P 2012 Europhys. Lett. 99 60004

    [30]

    Thirring W, Narnhofer H 2003 Phys. Rev. Lett. 91 130601

    [31]

    Rao J, Liu Q H, Liu T G, Li L X 2008 Ann. Phys. 323 1415

    [32]

    Pathria R K, Beale Paul D 2012 Statistical Mechanics (Singapore: Elsevier) p584-587

    [33]

    Shen Y H, Liang Z Z, Cai L H, Cai Q Q 2004 Practical mathematical Manual (Beijing: Science Press) p207-208 (in Chinese) [沈永欢, 梁在中, 蔡履瑚, 蔡蒨蒨 2004 实用数学手册 (北京: 科学出版社) 第207–208页]

    [34]

    Feitosa K, Menon N 2002 Phys. Rev. Lett. 88 198301

    [35]

    Götzendorfer A, Kreft J, Kruelle C A, Rehberg I 2005 Phys. Rev. Lett. 95 135704

    [36]

    Watanabe K, Tanaka H 2008 Phys. Rev. Lett. 100 158002

    [37]

    Wang H Q, Menon N 2008 Phys. Rev. Lett. 100 158001

    [38]

    Hou M, Tu H, Liu R, Li Y, Lu K, Lai P Y, Chan C K 2008 Phys. Rev. Lett. 100 068001

    [39]

    Rivas N, Ponce S, Gallet B, Risso D, Soto R, Cordero P, Mujica N 2011 Phys. Rev. Lett. 106 088011

  • [1]

    Feng D L, Feng Y H, Zhang X X 2013 Acta Phys. Sin. 62 083602(in Chinese) [冯黛丽, 冯妍卉, 张欣欣 2013 物理学报 62 083602]

    [2]

    Xiao X Y 2012 Chin Phys. B 21 046102

    [3]

    Zhang L, Wang S Q, Chen N X 2012 Chin Phys.B 21 033601

    [4]

    Shao C W, Wang Z H, Li Y N, Zhao Q, Zhang L 2013 Acta Phys. Sin. 62 083602(in Chinese) [邵琛玮, 王振华, 李艳男, 赵骞, 张林 2013 物理学报 62 083602]

    [5]

    Zhang L, Li W, Sun H X, Zhang C B, Xu S N 2009 Acta Phys. Sin. 58 58(in Chinese) [张林, 徐送宁, 李蔚, 孙海霞, 张彩碚 2009 物理学报 58 58]

    [6]

    Wu Z M, Wang X Q, Yang Y Y 2007 Chin Phys. 16 405

    [7]

    Pochodzalla J 1995 Phys. Rev. Lett. 75 1040

    [8]

    Ma Y G, Siwek A, Péter J, Gulminelli, F, Dayras, R, Nalpas L, Tamain B, Vient E, Auger G, Bacri CO, Benlliure J, Bisquer E, Borderie B, Bougault R, Brou R, Charvet J L, Chbihi A, Colin J, Cussol D, DeFilippo E, Demeyer A, Dore D, Durand D, Ecomard P, Eudes P, Gerlic E, Gourio D, Guinet D, Lautesse P, Laville J L, Lebreton L, Lecolley J F, Le Fevre A, Lefort T, Legrain R, Lopez O, Louvel M, Lukasik J, Marie N, Metivier V, Ouatizerga A, Parlog M Plagnol E, Rahmani A, Reposeur T, Rivet MF, Rosato E, Saint-Laurent F, Squalli M, Steckmeyer J C, Stern M, Tassan-Got L, Volant C, Wieleczko P J 1997 Phys. Lett. B 390 41

    [9]

    D’Agostino M, Botvina A S, Bruno M, Bonasera A Bondorf J P, Bougault R, Desquerelles P, Geraci E, Gulminelli F, Iori I, Le N Neindre, G. VMargagliotti, Mishustin N, Moroni A, Pagano A, Vannini G. 1999 Nucl. Phys. A 650 329

    [10]

    Schmidt M, Kusche R, Kronmller W, Von Issendorff B, Haberland H 1997 Phys. Rev. Lett. 79 99

    [11]

    Chomaz P, Gulminelli F 1999 Nucl. Phys. A 647 153

    [12]

    Bachels T, Gntherodt H J, Schäfer R 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1250

    [13]

    Kofman R, Cheyssac P, Celestini F 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1388

    [14]

    Schmidt M, Hippler T, Donges J, Schmidt M., Hippler T, Donges J, Kronmller W, Von Issendorff B, Haberland H., Labastie P 2001 Phys. Rev. Lett. 87 203402

    [15]

    Gobet F, Farizon B, Farizon M, Gaillard M J, Miark T D 2001 Phys. Rev. Lett. 87 203401

    [16]

    Gobet F, Farizon B, Farizon M, Gaillard M J, Buchet J P, Carré M, Scheier P, Märk T D 2002 Phys. Rev. Lett. 89 183403

    [17]

    Bréchignac C, Cahuzac P, Concina B, Leygnier J 2002 Phys. Rev. Lett. 89 203401

    [18]

    Breaux G A, Benirschke R C, Sugai T, Kinnear B S, Jarrold M F 2003 Phys. Rev. Lett. 91 215508

    [19]

    Schmidt M, Kusche R, Hippler T, Donges J, Kronmller W, Von Issendorff B, Haberland H 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1191

    [20]

    Leviatan A, Ginocchio J N 2003 Phys. Rev. Lett. 90 212501

    [21]

    Behringer H, Pleimling M, Huller A 2005 J. Phys. A 38 973

    [22]

    Casetti L, Kastner M 2006 Phys. Rev. Lett. 97 100602

    [23]

    Ramírez-Hernández A, Larralde H, Leyvraz F 2008 Phys. Rev. Lett. 100 120601

    [24]

    Ramírez-Hernández A, Larralde H, Leyvraz F 2008 Phys. Rev. E 78 061133

    [25]

    Michaelian K, Santamaría-Holek I, Pérez-Madrid A 2009 Phys. Rev. Lett. 102 138901

    [26]

    Andersen T D, Lim C C 2007 Phys. Rev. Lett. 99 165001

    [27]

    Carignano M A, Gladich I 2010 Europhys. Lett. 90 63001

    [28]

    Staniscia F, Turchi A, Fanelli D, Chavanis P H, and De Ninno G 2010 Phys. Rev. Lett. 105 010601

    [29]

    Campisi M, Zhan F, Hänggi P 2012 Europhys. Lett. 99 60004

    [30]

    Thirring W, Narnhofer H 2003 Phys. Rev. Lett. 91 130601

    [31]

    Rao J, Liu Q H, Liu T G, Li L X 2008 Ann. Phys. 323 1415

    [32]

    Pathria R K, Beale Paul D 2012 Statistical Mechanics (Singapore: Elsevier) p584-587

    [33]

    Shen Y H, Liang Z Z, Cai L H, Cai Q Q 2004 Practical mathematical Manual (Beijing: Science Press) p207-208 (in Chinese) [沈永欢, 梁在中, 蔡履瑚, 蔡蒨蒨 2004 实用数学手册 (北京: 科学出版社) 第207–208页]

    [34]

    Feitosa K, Menon N 2002 Phys. Rev. Lett. 88 198301

    [35]

    Götzendorfer A, Kreft J, Kruelle C A, Rehberg I 2005 Phys. Rev. Lett. 95 135704

    [36]

    Watanabe K, Tanaka H 2008 Phys. Rev. Lett. 100 158002

    [37]

    Wang H Q, Menon N 2008 Phys. Rev. Lett. 100 158001

    [38]

    Hou M, Tu H, Liu R, Li Y, Lu K, Lai P Y, Chan C K 2008 Phys. Rev. Lett. 100 068001

    [39]

    Rivas N, Ponce S, Gallet B, Risso D, Soto R, Cordero P, Mujica N 2011 Phys. Rev. Lett. 106 088011

  • [1] 苗兵. 卡西米尔力. 物理学报, 2020, 69(8): 080505. doi: 10.7498/aps.69.20200450
    [2] 李世亮, 刘曌玉, 谷延红. 利用单轴压强下的电阻变化研究铁基超导体中的向列涨落. 物理学报, 2018, 67(12): 127401. doi: 10.7498/aps.67.20180627
    [3] 薛佳, 秦际良, 张玉驰, 李刚, 张鹏飞, 张天才, 彭堃墀. 低频标准真空涨落的测量. 物理学报, 2016, 65(4): 044211. doi: 10.7498/aps.65.044211
    [4] 刘德浩, 任芮彬, 杨博, 罗懋康. 涨落作用下周期驱动的分数阶过阻尼棘轮模型的混沌输运现象. 物理学报, 2015, 64(22): 220501. doi: 10.7498/aps.64.220501
    [5] 张良英, 曹力, 吴大进. 周期外力对频率涨落的过阻尼谐振子所作的功和能量随机共振. 物理学报, 2013, 62(19): 190502. doi: 10.7498/aps.62.190502
    [6] 李向东. 基于等离子体环境涨落的原子结构计算模型. 物理学报, 2011, 60(5): 053201. doi: 10.7498/aps.60.053201
    [7] 邹伯夏, 颜骏, 李季根. 黑洞背景下费米物质能量密度涨落的计算. 物理学报, 2010, 59(11): 7602-7606. doi: 10.7498/aps.59.7602
    [8] 吴俊林, 黄新民. 非广延反应扩散系统的广义主方程. 物理学报, 2006, 55(12): 6234-6237. doi: 10.7498/aps.55.6234
    [9] 高绪团, 傅 雪, 宋 骏, 刘德胜, 解士杰. 位置涨落对DNA分子电子结构的影响. 物理学报, 2006, 55(2): 952-956. doi: 10.7498/aps.55.952
    [10] 侯吉旋, 王 鑫, 黄 姗, 林建军, 万承兰, 刘全慧. 简单体系温度涨落的发散问题. 物理学报, 2006, 55(4): 1616-1621. doi: 10.7498/aps.55.1616
    [11] 包军林, 庄奕琪, 杜 磊, 李伟华, 万长兴, 张 萍. N/P沟道MOSFET1/f噪声的统一模型. 物理学报, 2005, 54(5): 2118-2122. doi: 10.7498/aps.54.2118
    [12] 徐 靖, 王治国, 石云龙, 陈宇光, 陈 鸿. 晶格量子涨落对spin-Peierls系统低能量激发态的影响. 物理学报, 2004, 53(11): 3882-3887. doi: 10.7498/aps.53.3882
    [13] 谢彦波, 汪秉宏, 全宏俊, 杨伟松, 王卫宁. EZ模型中的有限尺寸效应. 物理学报, 2003, 52(10): 2399-2403. doi: 10.7498/aps.52.2399
    [14] 马余刚. 核破裂中的粒子发射和临界涨落. 物理学报, 1999, 48(10): 1839-1844. doi: 10.7498/aps.48.1839
    [15] 李高翔, 彭金生. 旋波近似和非旋波近似下Jaynes-Cummings模型中光场位相涨落. 物理学报, 1992, 41(5): 766-773. doi: 10.7498/aps.41.766
    [16] 刘辽, 蒋元方, 黄超光, 钱振华. 宇宙创生于真空涨落的一个可能方案——原初暴涨宇宙模型. 物理学报, 1988, 37(3): 524-528. doi: 10.7498/aps.37.524
    [17] 朱振和. 关于被动锁模激光器涨落模型的补充说明. 物理学报, 1985, 34(3): 426-428. doi: 10.7498/aps.34.426
    [18] 张澄, 霍裕平. 三分子反应模型涨落的临界行为. 物理学报, 1983, 32(6): 750-761. doi: 10.7498/aps.32.750
    [19] 周敏耀, 陈良范. 黑洞能量涨落和黑洞视界邻近的辐射气温度上限. 物理学报, 1982, 31(10): 1436-1439. doi: 10.7498/aps.31.1436
    [20] 朱振和, 霍崇儒. 被动锁模激光器涨落模型的改进. 物理学报, 1981, 30(2): 178-188. doi: 10.7498/aps.30.178
计量
  • 文章访问数:  2519
  • PDF下载量:  355
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-02
  • 修回日期:  2014-06-05
  • 刊出日期:  2014-10-05

单势阱粒子溢流模型中热力学量的涨落效应

  • 1. 湖南城市学院通信与电子工程学院, 益阳 413000
    基金项目: 湖南省自然科学基金(批准号:12JJ3011和14JJ6043)和湖南省教育厅科学研究计划项目(批准号:10C0509)资助的课题.

摘要: 采用相空间积分方法严格导出了各态历经条件下单势阱粒子溢流模型中系统温度和阱内粒子数涨落的解析表达式,着重讨论了热力学量涨落与总粒子数和势阱体积之间的关系. 研究表明,系统总粒子数越少以及势阱体积越小,热力学涨落越显著,并且热力学涨落与阱内粒子的溢出密切相关. 粒子的溢出和系统负比热及热力学大幅涨落的发生存在一一对应的关系,这一对应关系的根源可以从表观能量逆均分来理解.

English Abstract

参考文献 (39)

目录

    /

    返回文章
    返回