生长Ga_xAl_yIn_(1-x-y)N的准热力学模型(英文)
物理化学名英文及翻译
物理化学名词英文及翻译equation of state 状态方程idea /perfect gas 理想气体kinetic theory of gases 气体分子动理论model fitting模型拟合root mean square rate 根均方速率zeroth law of thermodynamics 热力学第零定律translational energy 平动能phase diagram 相图isotherm等温线isobar 等压线distribution function 分布函数most probable rate 最概然速率mathematical average rate 数学平均速率fluctuation 涨落现象free path 自由程mean free path 平均自由程reduced mass 折合质量effusion 隙流law of effusion 隙流定律compressibility factor（Z）压缩因子Boyle temperature Boyle温度Internal pressure 内压力Virialcoefficient维利系数Critical temperature 临界温度Critical point临界点Wilson cloud chamber 威尔逊云雾室reduced pressure、volume、temperature对比压力，体积，温度corresponding state 对比状态law of corresponding state对比状态定律compressibility factor chart压缩因子图potential energy 位能chemical thermodynamics化学热力学classicial thermodynamics 经典热力学phenomenological themodynamics唯象热力学isolated system 隔离系统closed system 封闭系统open system 敞开系统thermodynamic variable 热力学变量extensive property 广度性质capacity property容量性质intensive property 强度性质thermodynamic equilibrium state 热力学平衡态thermal equilibrium 热动平衡mechanical equilibrium 力学平衡phase equilibrium 相平衡chemical equilibrium 化学平衡state function 状态函数process and path 过程与途径isochore等容线homogeneous system 多组分均相系统heterogeneous system 复相系统isothermal process等温过程isobaric process 等压过程isochoric process 等容过程adiabatic process绝热过程﹪﹪cyclic process环状过程thermodynamic energy 热力学能internal energy 内能first law of thermodynamics 热力学第一定律first kind of perpetual motion machine 第一类永动机free expansion 自由膨胀quasistatic process 准静态过程reversible process可逆过程irreversible process 不可逆过程reversible cyclic process可逆循环过程enthalpy 焓heat capacity 热容adiabatic process equation 绝热过程方程heat capacity ratio 热容比polytropic process 多方过程efficiency of the heat engine 热机效率transformation coefficient 转换系数coefficient of refrigeration 冷冻系数heat pump热泵throttling process节流过程differential throttling effect 微分节流效应inversion temperature转化温度isenthalpic curve 等焓线inversion curve 转化曲线thermochemistry 热化学chemical affinity 化学亲和力extent of reaction 反应进度molar enthalpy of reaction反应的摩尔焓变stand state 标准态elementary substance 单质standard molar enthalpy of formation标准摩尔生成焓standard molar enthalpy of combustion 标准摩尔燃烧焓second law of thermodynamics 热力学第二定律second kind of perpetual motion machine 第二类永动机heat reservoir恒温热储器spring 弹簧entropy 熵Clausius inequality 克劳修斯不等式Principle of entropy increasing 熵增加原理energy degradation 能量退降thermodynamic probability 热力学概率Helmholthz free energyHelmholthz自由能Helmholthz function Helmholthz函数Work function 功函characteristic function 特性函数Maxwell’s relations Maxwell 关系式Isobaric thermal expansivity等压热膨胀系数Conventional entropy 规定熵relaxation process弛豫过程relaxation time 弛豫时间local temperature and local density 局域温度和局域时间assumption of local equilibrium 局域平衡的假设entropy production 熵产生steady state 定态Onsager’s reciprocity relations Onsagre倒易关系式Phenomenological coefficient 唯象系数coupling 耦合dissipative structure 耗散结构convention cell 对流细胞self-oganization自组织行为chaos 混沌Maxwell demon Maxwell妖。
相变热力学基础-第6章
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属于二级相变的有
超导-常导转变 (Superconduct-generally conduct transition)
In、Sn、Ta、V、Pb、Nb等纯金属和Nb-Ti、Nb-Zr、 V3Ga、Nb3Sn、Nb3AlGe、Nb3Ge等金属间化合物以及YBa-Cu-O等氧化物超导体等
相 变：
在均匀单相内, 或在几个混合相中，出现了不同成分或不 同结构（包括原子、离子或电子位置位向的改变）、不同
组织形态或不同性质的相
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相变过程
相变过程：物质从一个相转变到另一个相的过程。 a）狭义的相变过程 相变前后化学组成不发生变化的过程，相变过程是个物理 过程而不涉及化学反应，如液体蒸发、α-石英与α-磷石英 间的转变。 b )广义的相变过程 包括过程前后相的组成发生变化的情况，相变过程可能有 反应发生
在相变过程中，所出现的核胚，不论是稳定相或 亚稳相，只要符合热力学条件，都可能成核长大， 因此相变中可能会出现一系列亚稳定的新相
这些亚稳定的过渡相在一定的条件下再向稳定相转化
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For example: 材料凝固时往往出现亚稳相，甚至得到非晶态
自由能最低的相最稳定(稳定相) 相对稳定相(亚稳相)具有较高的自由能，但只要亚稳相的形 成会使体系的自由能降低，亚稳相的形成也是可能的
越低，rk值越小
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2．讨论：
G 4 r3 n H T 4r 2 n
3
T0
SL
图中曲线体积自由能ΔG1为负值，界面自由能ΔG2为正值。
当系统ΔT较小，晶坯半径r很小时， ＋
ΔG1<ΔG2，ΔG随r增大而增大并始终 ⊿G
钱纳里标准模型 口诀
钱纳里标准模型口诀全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：钱纳里标准模型（Standard Model）是理论物理学中一个相对完整的理论框架，描述了基本粒子和它们之间的相互作用。
钱纳里标准模型的发展可以追溯到20世纪60年代，经过了几十年的实验证实和理论探索，逐渐形成了现在被广泛接受的基本模型。
为了更好地理解和记忆钱纳里标准模型的组成部分和基本原理，我们可以利用口诀的方式来串联起相关概念，从而更深入地掌握这一复杂的理论体系。
下面我们将为大家介绍一个关于钱纳里标准模型的口诀，希望对大家的学习和记忆有所帮助。
我们来看看钱纳里标准模型所涉及的基本粒子有哪些，它们可以分为两类：费米子和玻色子。
费米子是我们熟知的物质构成粒子，包括了夸克（quarks）和轻子（leptons）。
而玻色子则是传递相互作用的粒子，包括了胶子（gluons）、光子（photon）、Z玻色子和W玻色子等。
下面就让我们来学习一下这个口诀吧：钱纳里标准模型口诀：粒子奇偶打开局白票芽子三彩蛤夸克六分轻子色光子快电荷破Z和W 玻色子整体夸可夫差许多这个口诀利用了押韵和谐音的方式，帮助我们更容易地记住钱纳里标准模型中的一些关键概念。
接下来，我们对口诀中的每个关键词进行解释和拆解，帮助大家更好地理解这些内容。
1. 粒子奇偶（Fermions and Bosons）粒子分为费米子和玻色子两类，费米子包括了夸克和轻子，而玻色子则包括了传递相互作用的胶子、光子、Z玻色子和W玻色子等。
费米子具有半整数的自旋，遵循费米-狄拉克统计；而玻色子具有整数的自旋，遵循玻色-爱因斯坦统计。
2. 打开局（Quarks and Leptons）夸克是构成强子的基本粒子，共有六种：上（u）、下（d）、奇（c）、异（s）、顶（t）和底（b）夸克。
轻子则被分为三代，每个代表包括一个带电量和相对荷的粒子。
夸克和轻子互相作用以形成物质。
3. 白票芽子三彩蛤（Gluons, Photons, Z and W）胶子（gluons）是夸克之间传递强相互作用的粒子；光子（photons）传递电磁相互作用；Z玻色子和W玻色子传递弱相互作用。
固体的爱因斯坦模型名词解释
固体的爱因斯坦模型名词解释固体的爱因斯坦模型是一种描述固体热容性质的理论模型，本文将对其进行详细解释。
固体的爱因斯坦模型是由德国物理学家爱因斯坦于1907年提出的一种理论模型，用于描述固体的热容性质。
它是固体热力学和统计物理学中的重要概念之一。
爱因斯坦模型的基本假设是将固体中的原子或分子看作是同样质量的简谐振子。
这些振子在固体中以三维空间中的不同方向振动，且振动的频率都相同。
这个模型假设固体中的所有原子或分子都以同样的频率振动，即存在一个统一的共振频率。
根据爱因斯坦模型的假设，一个固体中的原子或分子在某一方向上的平均能量为：E = hn/(exp(hn/kT) - 1)其中，E是平均能量，h是普朗克常数，n是振动频率，k是玻尔兹曼常数，T是温度。
爱因斯坦模型也给出了固体的总热容：C = 3Nk(hn/kT)^2exp(hn/kT)/(exp(hn/kT) - 1)^2其中，C是热容，N是固体中的原子或分子数目。
爱因斯坦模型的一个重要特点是它能够解释固体在低温下的热容行为。
根据这个模型，当温度趋近于绝对零度时，固体的热容趋于零。
这与实验观测一致，因为在低温下，固体中的原子或分子几乎停止振动，所以能量非常低，热容也非常小。
然而，爱因斯坦模型也有其局限性。
它忽略了固体中原子或分子振动频率的分布，假设所有振动频率都相同。
在实际情况中，固体中的原子或分子的振动频率是不均匀分布的，因此这个模型无法准确描述高温下的固体热容性质。
总而言之，固体的爱因斯坦模型是一种重要的理论模型，它能够解释固体在低温下的热容行为。
然而，这个模型也存在一定的局限性，无法准确描述高温下的固体热容性质。
通过对固体热容的研究，我们能够更好地理解固体的热力学特性，对材料科学和工程学等领域有着重要的应用价值。
Fundamentals of Materials Science and Engineering(上海交大最新版)
Fundamentals of Materials Science and Engineering第一章原子结构一. 波尔原子模型：1.在任意轨道上绕核运动，在一些符合一定量化的轨道上运动2.电子离核越远，原子所含能量越高，电子尽可能在离核较近的轨道上3.电子只有从较高能级跃迁到较低能级才以光子形式释放能量波动力学模型：量子力学模型量子力学是建立在微观世界的量子性和微粒运动统计性基本特征上，在量子力学处理氢原子核外电子的理论模型中，最基本的方程叫做薛定谔方程，是由奥地利科学家薛定谔（E.Schrödinger 1887-1961）在1926年提出来的。
薛定谔方程是一个二阶偏微分方程，它的自变量是核外电子的坐标，它的因变量是电子波的振幅（ψ）。
给定电子在符合原子核外稳定存在的必要、合理的条件时，薛定谔方程得到的每一个解就是核外电子的一个定态，它具有一定的能量，具有一个电子波的振幅随坐标改变的的函数关系式ψ=f(x,y,z)，称为振幅方程或波动方程。
二. 能量最低原理：电子的排布总是尽可能使体系的能量最低三. 泡利不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子四. 洪德原则：在同一个亚层中，各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同。
五. 原子键合：1.金属键：定义：金属中的电子与金属正离子相互间结合构成的键合特点：1.无方向性无饱和性2.电子公有化3.良好的延展性4.导电导热性，金属光泽2.离子键：定义: 金属将最外层的电子给予非金属原子，是自己成为带正电的正离子，而得到价电子的非金属成为带负电的负离子，正负离子靠静电引力相互结合在一起构的键合特点：1.以离子为结合单元，而不是原子2.无方向性无饱和性3.配位数高，熔点硬度高，绝缘体3.共价键：定义：由两个或多个电负性相差不大的原子相互结合在一起形成共用电子对而形成的键合特点：1.方向性，饱和性2.共用电子对3.熔点高，质硬脆，结构稳定，导电能力差。
物理化学(pmph)1.1热力学概论PPT课件
熵总是趋向于增加，即系统的无序程度会不断增加。这一原理对于理解
热力学循环和效率具有重要意义。
03
热力学性质计算与应用
理想气体状态方程及应用
理想气体状态方程
描述理想气体状态参量之间关系的方程，即pV=nRT，其中p为压强，V为体积，n 为物质的量，R为气体常数，T为热力学温度。
应用
通过测量气体的压强、体积和温度，可以计算气体的物质的量、密度、摩尔质量 等物理量。同时，理想气体状态方程也是热力学第一定律和第二定律的基础。
04
热力学在化学反应中的应用
化学反应热力学基础
热力学基本概念
介绍温度、压力、热量、功等 热力学基本概念及其在化学反 应中的意义。
热力学第一定律
阐述能量守恒原理，解释化学 反应中的热效应及其计算方法 。
热力学第二定律
引入熵的概念，讨论化学反应 的方向和限度，以及热力学第 二定律在化学反应中的应用。
材料相变热力学分析
相变现象与分类
阐述材料中常见的相变现象，如固-固 相变、固-液相变、液-气相变等，及 其分类方法。
相变热力学基础
材料相变热力学应用
举例说明相变热力学在材料制备、加 工、性能优化等方面的应用。
介绍相变过程中的热力学基础，如相 平衡条件、相变驱动力等。
材料热力学性质计算与模拟
热力学性质计算方法
微观尺度下热力学现象探索
微观尺度热力学概述
01
研究在微观尺度下，如纳米、分子等层面上的热力学现象和规
律。
微观尺度热力学理论
02
包括统计热力学、量子热力学等，用于揭示微观尺度下的热力
学本质和机制。Leabharlann 微观尺度热力学应用03
在纳米科技、生物医学、能源转换等领域有重要应用，如纳米
热学术语英汉对应
macro-quantity (宏观量） Monatomic molecules （单原子分子） Diatomic molecules （双原子分子） Polyatomic molecules （多原子分子）
the most probable speed （最可几速率） the root mean square speed Adiabatic (绝热) Irreversible processes（不可逆过程） Entropy (熵) Internal energy (内能) Isochoric process（等容过程） Isobaric process（等压过程） Isothermal Processes （等温过程） Heat capacity （热容） Specific Heat capacity(比热容） molar heat capacities （摩尔热容） Cyclical process （循环过程） The efficiency of heat engines （热机效率） （方均根速率） vrms
热学术语 英汉对照 Kinetic Theory of Gases（气体动理论） Thermodynamics（热力学） Statistical theory （统计理论） Ideal Gas Law （理想气体定律） Equilibrium State （平衡态） Translational Kinetic Energy（平动动能） Equipartition Theory of Energy （能量均分定理） Maxwell Speed Distribution （麦克斯韦速率分布） Avegadro’s constant （阿伏伽德罗常量） micro-quantity 循环） Kelvin statement （开尔文表述） Clausius statement（克劳修斯表述）
高分子溶液热力学
为了使用方便再引入参数
1T ，代入上式得： 1 1 E 2 1 RT ( 1 )2 RT 1 ( 1)22 16 T T 当 T 或 1 1 时， 1E 0 此时的高分子溶液，在宏观上看热力学性质遵从 理想溶液，但是微观状态仍然是非理想的，因为 混合热和混合熵均不为零，只是两者的效应刚好 抵消，所以 1E 0 。 这一条件称为θ 条件或θ 状态。此时的溶剂称 为θ 溶剂，此时的温度称为θ 温度，此时高分子 处于无扰状态。
高分子溶液混合自由能 △GM
由于
GM HM TSM
HM kTN12
S M k ( N1 ln1 N 2 ln2 )
将
代入得到（Flory-Huggins 公式）：
GM RT (n1In1 n2 In 2 n1 2)
8
高分子与低分子溶液的△Gm 主要差别为： ①以体积分数代替摩尔分数（分子量高的影响） ②增加了含有 的项（△Hm≠0的影响）
对多分散性的高分子
SM R(n1In 1 niIni )
i
4
极端条件下：如果高分子和溶剂分子大小相等， 就是说一个高分子只有一个链段，即x=1，则
N1 1 ln N1 N1 xN 2
N2 2 ln N2 N1 xN 2
那么理想溶液的△SMi和高分子溶液的△SM完全一样。 实际上：由△SM计算出的结果比△SMi 大得多。
如图为高分子溶液的似晶格模型
○表示溶剂分子 ●表示高分子的一个链段
混合熵
统计热力学
波尔兹曼公式 反映物质粒子的混乱程度
微观状态数Ω由统计方法得到
由N1个溶剂分子和N2个高分子组成的溶液的微观状态数：
introduction on ising model
introduction on ising model
伊辛模型（Ising model）是物理学中一个经典的模型，主要用于描述物质的磁性行为。
它由德国物理学家厄尔文·伊辛提出，最初用于解释铁磁性材料的磁性行为。
该模型在数学上是一个离散的图模型，可以表示为一个由节点和边构成的图。
每个节点代表一个磁偶极子（或称为“自旋”），可以有两种状态：+1（向上）和-1（向下）。
节点之间的边表示它们之间的相互作用。
伊辛模型的数学表述如下：每个节点的状态由其邻居的状态决定，具体规则如下：如果一个节点的两个邻居都向上，则该节点更有可能也向上；如果一个节点的两个邻居都向下，则该节点更有可能也向下；如果一个节点的两个邻居的朝向不同，则该节点更有可能与其邻居的朝向相反。
这种规则可以用能量函数表示，当系统的总能量最低时，系统达到稳定状态。
伊辛模型在理论上可以用许多不同的方法进行求解，但在实际应用中，通常使用蒙特卡洛方法进行模拟。
通过随机选择一些节点，并尝试改变其状态，然后计算新的能量函数值，如果新的能量值更低，则接受这个变化；否则，拒绝这个变化。
通过重复这个过程，系统最终会达到一个平衡状态。
伊辛模型的应用非常广泛，不仅限于物理学和材料科学，还涉及到生物学、神经科学、社会学等领域。
例如，在生物学中，可以用伊辛模型来描述DNA的碱基配对行为；在社会学中，可以用伊辛模型来描述群体的意见形成过程。
总的来说，伊辛模型是一个简单但功能强大的模型，它可以用来描述许多不同的现象。
通过理解和应用伊辛模型，我们可以更好地理解物质的性质和行为。
普通化学课程知识讲解
W体1= - p外ΔV= - p外（V2-V1）= -75×（13.3-10）= -249.75 J
第二次
V2=13.3 L T3=T2 p2=75kPa p3=50kPa V3= p2V2/p3 =75×13.3/50 = 20 L
W体2= - p外ΔV= - p外（V3-V2）= -50×（20-13.3）= -333.5 J
1.2.1 熵和熵变 (entropy and entropy changes)
（一）自然界中的自发变化 (spontaneous process)
● 热从高温物体传向低温物体 ● 水从高处流向低处 ● 铁在潮湿的空气中锈蚀 ● 锌置换硫酸铜溶液反应
在没有外界作用下,体 系自身发生变化的过 程称为自发变化。
1 8
S8(s) +
3 2
O2(g)
SO3(g)
该方程可由上述两个方程及其 r Hmθ分别除以 8 和 2 然后相加
得到：
1 8
S8(s) ＋
＋) SO2(g) ＋
O2(g)
1 2
O2(g)
SO2(g) ,
r
H
θ m
= –296.9 kJ·mol-1
SO3(g) ,
r
H
θ m
= – 99 kJ·mol-1
强度性质（intensive properties） 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关， 不具有加和性，如温度、压力、粘度、密度等。整个系 统的强度性质的数值与各个部分该强度性质的数值相同。
状态函数的特点： 1. 唯一性。状态确定后，一套状态函数是唯一 确定的。
2. 状态函数变化值只与始、终态有关，与变化 途径无关。
热力学相关单词
热力学相关单词thermodynamics n. 热力学system n. 体系thermodynamic state 热力学状态 dimension 量纲 SI= International System of Units 国际单位制 intensive thermodynamic variable 强度（热力学）变量extensive thermodynamic variable 广度（热力学）变量celsius scale 摄氏刻度→ fahrenheit scale 华氏刻度 kelvin scale 开尔文刻度→ Rankine scale dead-weight gauge 静压、压力表mano meter （流体）压力计 product 乘积 kinetic energy 动能 22 1mu E k = potential energy 势能mgz E P =conservation守恒* Terms in chapter 2sublimation curve 升华线 fusion curve 熔融线vaporization curve （蒸发）汽化线single-phase region 单相区 triple point 三相点univariant 单变量 divariant 多变量critical point 临界点 critical pressure 临界压力critical temperature 临界温度dome-shaped curve 圆拱形曲线saturated vapors at their condensation temperatures 露点的饱和蒸汽saturated liquids at their vaporization(boiling) temperatures 泡点的饱和液体vapor pressure 蒸汽压subcooled-liquid region 过冷液体区superheated-vapor region 过热蒸汽区partial derivative 偏导数differentiate v. 求微分，求导 differentiation n. derivate n. 求导数 derivation 求导数，求解incompressible fluid 不可压缩流体 ideal-gas理想气体simple fluid简单流体（argon 、krypton 、xenon ）virial expansion维里展开式 virial coefficients 维里系数 virial equation维里方程equation of state状态方程compressibility factor 压缩因子 RTPVZ = volume expansivity体积膨胀系数PT V V ??? ????=1βisothermal compressibility 等温压缩系数 TP V V ??? ????=1κ acentric factor偏心因子isothermal process等温过程isobaric process 等压过程isochoric process 等容过程adiabatic process 绝热过程 polytropic process多变过程throttling process节流过程 0=?Htruncate equation to two terms 截断方程前二项cubic equation of state 立方型状态方程reduced pressure 对比压力reduced temperature 对比温度reduced density对比密度corresponding-state parameters 对应态参数generalized correlations 普遍化关联nonpolar非极性的 slightly polar 弱极性的 highly polar高极性的volumetric properties 容积性质 realistic 现实主义的，逼真的dashed line虚线dotted line 点线straight line 实线Terms in chapter 3internal energy 内能 transport across kinetic energy 动能 22 1mu E t =potential energy 势能 m g z E p = conservation 守恒operator 算符，运算符（such as “Δ”）system 体系surroundings 环境 closed system 封闭体系 open system 开放体系finite change 有限的变化infinitesimal change 无限的变化differential change 微分（小）的变化 intensive property 强度性质extensive property 广度性质specific or molar property 单位（比）性质或摩尔性质property — variable — functionthermodynamics state of the system 体系热力学状态thermodynamics properties 热力学性质 state function(s) 状态函数equilibrium 平衡 (the) phase rule 相率reversible process 可逆过程irreversible process 不可逆过程mechanically reversible 机械可逆thermostate 恒温箱constant—temperature bath 恒温浴efficiency 效率，（有效）系数enthalpy 焓heat capacity 热容constant—volume heat capacity 恒容热容constant—pressure heat capacity 恒压热容vector quantity 矢量scalar magnitude 数量，纯量continuity equation 连续方程steady state (flow process) 移去（流动过程）datum level 基准面shaft work 体积功stirring work 搅拌功work associated with moving the flow streams 流动功expansion work 膨胀功surface work 表面功electricity work 电功calorimeter 量热计(测定焓)intensive property 强度性质extensive property 广度性质shaft work 轴功enthalpy 焓entropy 熵heat-capacity 热容Gibbs energy (G) 吉布斯自由能Helmholtz energy (A) 亥姆霍茨自由能internal energy 内能system 系统，体系close system 封闭体系equilibrium state 平衡态total differential of F F的全微分exact differential expression 全微分表达式Maxwell equations 麦克斯威尔方程homogeneous fluid 均相流体residual property 剩余性质real gas 真实气体actual gasideal gas 理想气体explicit function 显函数volume explicit 体积显函数pressure explicit 压力显函数isentropic process 等熵过程reversible adiabatic process 绝热可逆过程pseudocritical parameter 虚拟临界参数path variables 过程变量state variables 状态变量等压热容constant pressure heat capacity Cconstant volume heat capacity C V 等容热容residual property 剩余性质reference state 参比态reference conditionpartial derivative 偏导数total derivative 全导数β volume expansivity 体积膨胀系数κ isothermal compressibility 等温压缩系数quality 干度fugacity 逸度fugacity coefficient 逸度系数*Terms in Chapter 4chemical potential 化学势，化学位partial property 偏性质partial molar property 偏摩尔性质ideal solution 理想溶液real solution 真实溶液excess property 超额/过量性质excess Gibbs energy 超额/过量自由焓partial excess property 偏摩尔超额/过量性质activity 活度activity coefficient 活度系数standard state 标准态property change of mixing 混合性质regular solution 正规溶液atherpical solution 无热溶液local-composition 局部组成local molar fraction 局部摩尔分数*Terms in Chapter 5First Law of thermodynamics（energy conservation law）热力学第一定律steady-state flow processes 稳定状态流动过程control volume 控制体heat Engines 热机Carnot engine 卡诺热机thermal efficiency 热效率thermodynamic efficiency 热力学效率isentropic efficiency 等熵效率ideal work and lost work 理想功和损耗功exergy 火用available Energy, availability, utilizable Energy 有效能*Terms in Chapter 6steam Power cycle 蒸汽动力循环Carnot-engine cycle 卡诺循环cycle with feed water heaters 抽气回热循环heat-power cycle 热电循环exhaust steam 乏气heat reservoir 热源working substance of the engine 工质specific steam consumption 汽耗率SSCrefrigeration Cycle 制冷循环vapor-compression cycle 蒸汽压缩（制冷）循环absorption refrigeration 吸收式制冷Carnot refrigeration 卡诺冷机reversed heat-engine cycle 逆热机循环multi-stage compression refrigeration多级压缩制冷heat pump 热泵throttling expansion process 节流膨胀过程reversible adiabatic expansion process 可逆绝热膨胀过程inversion curve and inversion point 转变曲线和转变点condenser 冷凝器expander 膨胀机compressor 压缩机evaporator 蒸发器supheater 过热器turbine 透平机boiler 锅炉pump 泵*Statements of the second lawstatement1: No apparatus can operate in such a way that its only effect (in system and surrounings) is to convert heat absorbed by a system completely into work done by the system。
超强高中物理竞赛讲义16热力学第二定律
假 想自 的动
传 热 装 置
等价于
卡诺热机
低温热源
低温热源 （但实际上是不可能的）
凡例 热力学第二定律不但在两种表述上是等价的，而且它在
表明一切与热现象有关的实际宏观过程的不可逆性方面也是 等价的。历史上的两种表述只是一种代表性的表述。
用热力学第二定律证明绝热线与等温线不能相交于两点
若
图上绝热线与等温线相交于两点，
具体分析如下：
续上
A
B
A
B
1
1/16
4
4/16
6
6/16
共 16 种微观态
5 种宏观态
4
4/16
1
1/16
A
B
A
B
共 16 种微观态 5 种宏观态
续上 四个分子都集中到A（或B）的
那种宏观态出现的概率最小。
1
1/16 实际热现象中的分子数 很大，
4
4/16
1mol气体中 6.02 1023 个，
的不可逆性，都可以用热力学概率的概念来解释。
一切孤立系统内部所发生的过程，总 是由概率小（包含微观态数目少）的宏观 态向概率大（包含微观态数目多）的宏观 态方向进行的。
请在放映状态堂下上点击小你认议为是对的答案
判断下列说法中哪一种是不正确的 （1）可逆过程一定是准静过程；
（2）准静过程一定是可逆过程；
（2）准静过程一定是可逆过程；
（3）不可逆过程一定找不到另一个过 程使系统和外界完全复原； （4）非准静过程一定是不可逆过程。
性。
企图制造单一热源且
% 的热机称为第二类永动机。
它并不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律。
开尔文另一表述为：第二类永动机是不可能造成的。
热力学英文版Thermodynamics
• Postulate 5: The entropy of the system is zero when the system is found in a state whose absolute temperature is 0. (Third principle of thermodynamics; Planck). Equivalently, the variation of entropy ∆S → 0, when T → 0. (Nernst)
1
A.
The Principles of Thermodynamics
• The First Principle: The internal energy U of an isolated system is conserved. U is a state function of the system equal to the sum of the kinetic and potential energy (generated by both intra-particle interaction and by the interaction with the external fields) of the constituents of the system. (This principle establishes if a certain process is possible or not.) • The Second Principle The natural evolution of a physical system is unidirectional, i. e., thermodynamic processes have broken time reversal symmetry. Clausius: There is a state function which increases toward equilibrium, the entropy. S increases during the evolution of an isolated system and is an additive function for composed systems: S (a) = S1 (a1 ) + S2 (a2 ). In a process (a) → (b), S (a) ≤ S (b), where the equality holds for reversible processes. (This principle establishes if the process is natural or not.)
高质量立方相InGaN的生长
第21卷第6期半 导 体 学 报V ol.21,N o.6 2000年6月CHI NESE JO U RN A L O F SEM ICON DU CT OR S June,2000高质量立方相InGaN的生长李顺峰 杨 辉 徐大鹏 赵德刚 孙小玲 王玉田 张书明(中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心,北京 100083)摘要:利用L P-M O CV D技术在GaA s(001)衬底上生长了高质量的立方相InG aN外延层.研究了生长速率对I nG aN质量的影响,提出一个简单模型解释了在改变T EG a流量条件下出现的In组分的变化规律,实验结果与模型的一次项拟合结果较为吻合,由此推断,在现在的生长条件下,表面单个Ga原子作为临界晶核吸附Ga或In原子实现生长的模型与实际情况较为接近.对于晶体质量的变化也给予了说明.得到的高质量立方相InG aN室温下有很强的发光峰,光致发光峰半高宽为128meV左右.关键词:InGaN;M O CV D生长;光致发光PAC C:8115;7855 EEACC:0520F;2520中图分类号:T N304.2+6 文献标识码:A 文章编号:0253-4177(2000)06-0548-06Growth of High Quality Cubic-Phase InGaNLI Shun-feng,YANG Hui,XU Da-peng,ZHAO De-g ang,SU N Xiao-ling,WA NG Yu-tian and ZHANG Shu-ming(N ationa l Center of O p toelectronics T echnology,I n stitute o f Semicond uctors,T he Chinese A cad emy of S cience,B eij ing 100083,Chin a)Received9June1999,revis ed manus cript received21September1999Abstract:Hig h quality cubic-pha se InGaN ha s been gr ow n o n G aA s(001)substr ate by metalor ganic chem-ical vapor depositio n(M O CV D).T he influence of g ro wt h rat e on the qualit y o f the InGaN epilayer is in-vestig ated and a simple mo del t o ex plain the var iations in I n components at different T EG a flow r ates is pro po sed.T he ex periment al r esult is ag r eem ent w ith the first-or der item of the model.A sing le Ga ato m o n the surface can act as a cr it ical co re to captur e t he G a or I n at om,and realize the gr ow th.V ar iat ions in the InGaN cr ystal quality which ar e caused by the change of t he T EG a flow r ate,are po inted o ut and simply LI S hun-feng(李顺峰),male,born in1974.He is a postgraduate for M aster of S cience in w or king at the gr ow th an d meas urem ents of GaN s emiconductor materials and devices.YANG Hui(杨 辉),male,born in1961.He is a p rofessor,w ork ing at the research on GaN sem iconductor materials an d devices.XU Da-pen g(徐大鹏),male,b orn in1973.He is postgraduate for Doctor,w orkin g at GaN s emiconductor materials an d devices.1999-06-09收到,1999-09-21定稿ex plained.A t ro om temperat ur e,stro ng emission dom inates the high quality cubic phase InGaN P L spec-tr um ,w ho se full width o f half max imum (FW HM )is 128meV.Key words :InG aN ;M O CVD gr ow th;phot oluminescencePAC C :8115;7855 EEACC :0520F ;2520Article ID :0253-4177(2000)06-0548-061 引言Ga N 及其Ⅲ族氮化物合金是宽带隙半导体中非常有前景的材料.它在光电子领域及电学器件方面的应用前景,吸引了众多科研工作者的注意[1—3].随衬底和生长温度的不同,生长的G aN 有六方和立方两种晶相.目前,以蓝宝石为衬底生长的六方相G aN 研究取得了很大的进展[4,5],因而,六方相G aN 的研究备受重视.而立方相GaN 的研究开展得较少.原因是立方相是亚稳相[6],难于获得高质量的立方相G aN ,而且容易形成与六方相的混合相[7].但与六方相相比,立方相有很多优点[8,9].首先,立方相G aN 可以解决六方相难以克服的解理问题,后步工艺可以完全与成熟的G aA s 工艺兼容;其次,立方相G aN 的禁带宽度(3.2eV )比六方相(3.4eV )低,生长温度也低,有利于蓝光和绿光区I nG aN 合金的生长.另外,立方相GaN 可望有较高的迁移率,更容易实现P 型掺杂.目前,立方相G aN 的生长和器件研究也取得了重大突破[10,11].晶体质量有了很大提高,本底载流子浓度已降到1016cm -3以下,光致发光半高宽为50meV [12].在此基础上,我们实现了P -N 结发光[13].InGaN 是直接带隙材料,带宽从3.2eV 到1.92eV.作为L ED 结构的有源区,可以适用于从紫外到橙光很宽的波段范围.但InGaN 的生长存在着许多难以解决的问题[14—16],如相分离、组分不均匀、表面I n 的凝聚.研究人员已经进行了许多有关的生长和性质研究,获得了很大突破[17].我们进行了InGaN 生长的研究,获得了In 组分为17%、光致发光半高宽为216meV 的较高质量的高组分立方相InG aN [18].并利用XR D 研究了InG aN 的应变[19].立方相InG aN 对于实现蓝绿光发射更加容易.简单计算表明[5,18],只需大约10%左右的I n 组分,通过Zn 掺杂作为复合中心[5]即可实现绿光发射.因此,高质量、低In 组分InGa N 是必不可少的.本文报道了用L P -M O CV D 方法生长的InGaN 光致发光结果,得到了光致发光半高宽为128meV 左右的低In 组分InG aN.研究了T EG a 流量与生长的InGaN 样品的组分及光致发光半高宽的关系,并根据生长动力学提出了一个模型对实验结果进行了解释.2 实验我们采用低压(104P a)M O CVD 方法在G aA s 衬底上生长GaN ,在其上生长InG aN ,使用三乙基镓(T EG a)为镓源,三甲基铟(T M In)为铟源,高纯N H 3为氮源,氢气为载气.首先,生长10min G aA s,然后在550℃条件下生长一个低温缓冲层(Buffer ),接着在850℃条件下生长0.8 m 立方相G aN 外延膜,最后在730℃条件下生长0.3 m 的InGaN ,生长InGaN 的源流量为:N H 3流量为180mmo l/min,T M In 流量为4.4 mo l /min ,T EGa 流量分别为4.4 mol /min 、7.0 mol /min 、8.8 mol /min 、11 mo l /m in 、13 mo l /min ,生长时间分别为60min 、38min 、30min 、25min 、20min ,以获得近似相同的InGaN 厚度.我们用PL 谱研究样品的光学性质,激发光源为25mW 的He-Cd 激光,中心波长为325nm.用光学显微镜观察样品表面.3 实验结果与讨论生长的样品表面光亮如镜,在光学显微镜下观察没有发现In 滴.5496期李顺峰等: 高质量立方相I nG aN 的生长图1为典型的G aN、InG aN的光致发光谱.图1(a)中G aN的光致发光谱在386nm处有较强的近带边峰.在435nm处有一个峰,我们怀疑与缺陷有关,有待于进一步证实.在555nm处存在黄光峰.图1(b)中位于403nm处的峰为InGaN的近带边发射峰,可以看到,InGaN发光峰的强度更强(比G aN强约一个数量级),半高宽更宽,带边与黄光峰相对强度约为110,远大于GaN的带边与黄光峰相对强度比.近带边发光峰随组分不同而移动,这与六方相Ga N、InGaN的光致发光有同样特点[17].图1 典型的GaN和In GaN的室温光致发光谱FIG.1 PL S pectra at Room Temperatur e of Typ ical GaN and InGaN 图2为不同T EG a流量生长的I nG aN的室温光致发光谱.图中显示出很强的InG aN带边发光峰,波长从398nm到406nm.由图中可以看出,样品中黄光峰强度相对带边很小.峰位随T EG a流量的增加而向长波方向移动.图3为这五个改变T EGa流量的样品的峰位、半高宽与T EGa流量的关系.具体数值见表1.从图中发现,光致发光峰位有随T EGa流量增加而红移的趋势.说明此时In组分随T EG a流量增加而增加.光致发光半高宽在T EGa流量从4.4 mo l/m in到11 mo l/m in之间明显随T EGa流量增加而增加,而在11 mo l/ min到13 m ol/min出现半高宽降低.图2 不同T EGa流量生长样品的室温光致发光谱FIG.2 PL Spectra at Room Temper ature forS am ples Grow n Under DifferentTEGa FlowRates图3 不同T EGa流量样品的峰位、半高宽与T EGa流量的关系FIG.3 Relation ship Betw een Peak Pos ition and FWHMof Different Samples an d T EGa Flow Rate 我们利用Bedair[20]等人的模型,F in=F g+F d+F m(1)其中 F in为到达表面的In流量;F g为InG aN中的In掺入量;F d为逸出I nG aN表面的I n原子速率,包括550半 导 体 学 报21卷表1 改变TEGa 流量时,InG aN 样品的光致发光峰位、半高宽对于峰位随TEGa 流量的变化Table 1 Peak Position ,FWH M of Various I nG aN Samples Corresponding to Dif ferent TEGa Flow Rates TEGa 流量/( mol ・min -1)峰位/n m 半高宽/m eV 4.43981287.04001378.84041461140516013406149解吸附和由于In —N 键断裂后逸出的In 原子,F d 主要是生长温度、样品表面反应的函数,也受In 的掺入量的微弱影响;F m 为形成In 滴的In原子消耗速率,单位均为at oms/(cm 2・s).在我们的生长过程中,由于In 流量较小,Ⅴ/Ⅲ比较大,生长温度较高,观察不到In 滴的出现.因此,可以忽略这一项.一方面,在T EGa 流量增大时,生长速度加快,样品表面吸附的原子或原子团密度增加,成键位置增加,导致In 原子结合的机会增加[20];另一方面,较快的生长速度使更多的In 原子未来得及从表面解吸附,就被生长的G aN 结合、覆盖.两方面的作用使F d 减小、F g 增大,最终掺入的In 组分明显增加.图4中当T EGa 流量再增加时,G a 原子数量较多,In/Ga 比变小,I n/Ga 比的影响已超过了上述生长速度对I n 掺入量的影响,In /Ga 比成了决定组分的主要因素.结果造成在此T EGa 流量范围内In 的组分增加的趋势减缓.最终,T EGa 流量再增加,I n /Ga 比将决定样品中的In 组分.这个结果,与相图不一致.但M OCV D 生长是一个非平衡的生长过程,相图是平衡条件下得出的,因此会有偏离相图的现象.对上面的实验结果,我们给出了一个模型予以解释.由外延生长的格罗夫(Gr ov e)模型可得[21]:J =h g (C g -C s )(2)其中 J 为主气流流向衬底表面的粒子流密度(ato ms/(cm 2・s));C g 为主气流中的反应剂浓度(atoms/cm 3);C s 为样品表面的反应剂浓度(atoms /cm 3).在现在的生长条件下,Ga 原子生长处于质量输运控制的过程.In 原子在样品表面的寿命短,In —N 键强度低,大量的In 从表面挥发,In 原子结合在表面的反应速率相对很低,In 原子的生长处于表面反应控制的过程.由于我们的样品In 组分较低,因此忽略I n 原子对生长速度的影响,认为整个生长由质量输运控制.此时,表面浓度C s →0,有J =h g C g (3) 原子统计理论认为[21],如果在单位衬底表面上有N 0个吸附原子的位置.若这些吸附位置只吸附一个原子有N 1个;吸附两个原子组成原子对有N 2个;吸附三个原子形成的原子团有N 3个;吸附n 个原子形成的原子团有N n 个.统计计算得到他们在衬底表面的分布为:N nN 0=N 1N 0n exp(E n /kT )(4)式中 E n 是由n 个原子形成原子团时的结合能.设 n 为吸附在表面的单个由n 个原子组成的原子或原子团周围的吸附位置数,则包含不同数目原子的原子或原子团给出的吸附位置总数分别为:S n = n N 0N 1N 0n ex p(E n /kT )(5) 在衬底表面上吸附的单一原子的数目为:N 1=J s ,式中 s 为吸附原子在衬底表面的寿命(停留时间).在一定条件下,如果包含n 个原子的原子团可以成为临界晶核俘获吸附原子实现稳定化,那么小于n 个原子组成的原子团不能成为临界晶核,因而不能稳定在表面;大于n 个原子组成的原子团同样可以结合吸附原子,实现生长.一定条件下,总的能够吸附表面原子实现稳定化的吸附位置数为:S = nS n (n ≥临界晶核包含的原子数)(6) 在现在较低的生长温度下,我们假设吸附在表面的单个Ga 原子可以结合In 原子或G a 原子,稳定在表面,实现生长.由简单数量级估计,可以只取一次项.S =S 1= 1N 1ex p(E 1/kT )(7) 另外,对于一个成键位置,I n 原子和G a 原子的最终结合几率是不同的.设Ga 原子的相对结合几率为5516期李顺峰等: 高质量立方相I nG aN 的生长P IGa,设为1,分解几率为P DGa,设为0;In原子的相对结合几率P I In大致为In原子、G a原子在样品表面的寿命比.我们这里假设Ga原子和In原子的寿命均不随流量改变,由文献[19]报道,I n原子的相对结合几率可取为0.1.In原子的分解几率P DI n与In—N键的强度成反比,估算为0.5.得到单个In原子与单个Ga原子最终掺入几率比为:q=P IIn-P DIn P II nP IGa-P DGa(8) In在样品中的百分含量I与上面提到的S、q成正比,还与反应物中的In的百分含量p成正比p=F In/(F In+F Ga)(9) F In、F Ga分别为反应物中的I n、Ga流量,由此得到I∝S1p q(10)式(5)中 1和E1为常数,可得:I=A N1qp(11) A为拟合参数. 图4为In组分随T EG a流量改变的理论分析结果与实验结果的比较.图中一次项拟合曲线的变化趋图4 In组分随T EGa流量变化关系理论拟合结果与实验点的比较FIG.4 Th eoretical Res ults and Exper iment Points for Variation of InComponents With Differ ent TEGa Flow Rates势与实验点变化趋势相象.同时给出了二次项与三次项拟合的结果,即两个或三个原子组成的原子团作为临界晶核,吸附G a原子或In原子实现生长,这两条曲线与实验点差异很大.由图中的结果可以看出单个表面吸附原子吸附G a或I n原子的模型拟合结果与实验结果吻合得比较好,证明我们前面的假设基本是正确的.由于随着T EGa流量的增加,生长速度加快,In原子的掺入速率F g增加,In原子在样品中的状态有所改变,生长结果倾向于In组分分布不均匀,导致半高宽增加.但是,在我们的实验中,半高宽与In组分的数值对应关系与具体的生长条件有密切关系,并非In组分高的样品一定比组分低的样品光致发光质量差.表1中在T EG a流量达到11 m ol/min以上时,半高宽反而稍有减小,原因有待进一步澄清.在上述条件下,我们获得了峰位在398nm,光致发光半高宽在128m eV的InGaN.光致发光测量中,I n-GaN的近带边峰比Ga N材料大一个数量级.在同步辐射X射线衍射中[18],我们的样品在(002)和(004)方向能清楚地分辨出G aN和InGaN的衍射峰,而且没有发现六方相的GaN和I nG aN的衍射峰,表明我们获得了较纯的立方相I nG aN.552半 导 体 学 报21卷4 结论我们用L P -M OCV D 方法在G aA s (001)衬底上制备了高质量的立方相InG aN 薄膜.给出了典型的GaN 和InG aN 的P L 谱,分析了其特征.并利用P L 测量确定其带边峰位在398nm 到406nm,半高宽在128meV 到160m eV 之间.研究了I nG aN 光致发光随T EGa 流量变化的趋势.发现保持其它条件不变,增加T EG a 的流量时,光致发光峰位出现红移,即In 组分增加;随着T EG a 流量的增加,组分增加的趋势趋于缓和.光致发光半高宽先增加后减小.对此,我们用一个生长模型给予了解释,根据模型分析推断,样品的生长很可能是由单个表面吸附原子结合其它吸附原子实现成核为主的生长过程.参考文献[1] S.Nakam ura and Gerhard Fasol,T he Blu e Las er Diode,Sp ringer ,1997.[2] H.Ok umura,K.Ohta,G.feuillet et al .,J.Crystal Grow th,1997,178:113—133.[3] H.Yang,O.Brandt and K.Ploog,Phys.Stat.S ol.(B),1996,194:109.[4] S .Nakam ura ,M .Seonh and T .M ukai ,Appl .Phys .Lett .,1993,62:2390.[5] S .Nakam ura ,M .Seonh and T .M ukai ,Appl .Phys .Lett .,1998,73:932.[6] X.L.S un,Hui Yang et al .,Ap pl.Phys.L ett.,1999,74:2827.[7] De-sheng Jiang,M.Rams teiner and K.H.Ploog,Appl.Phys.Lett.,1995,96(12):943.[8] O.Brandt,Hui Yang ,H.Kos tial et al .,Ap pl.Phys.L ett.,1996,69:2707.[9] M.E.Lin ,G.Xue,G.L.Zhou et al .,Appl.Ph ys.Lett.,1993,63:932.[10] 孙小玲,杨辉,等,半导体学报,1999,20(3):225[SU N Xiao -ling ,YANG Hui et al .,Chinese J ournal of Semicon -d uctors,1999,20(3):225].[11] 赵德刚,杨辉,等,半导体学报,1999,20(8):723[ZHAO De-gan g,YANG Hui et al .,Chin ese J ou rnal of Semicon -d uctors,1999,20(8):723].[12] D.P.Xu,Hui 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工程热力学10 Reaction rate theories
Thus the 1-1 collision frequency for a give molecule is:
The total number of 1-1 collision per unit volume per unit time is:
10 Reaction rate theories
Chemical kinetics govern the rate which chemical species are created or destroyed via reactions.
Rates are determined by the concentrations of the chemical species involved in the reaction and an experimentally determined rate coefficient k.
Section 10.2: Both can lead to a simple collision theory expression for the reaction rate constant k.
Section 10.3: Transition-state theory is derived.
The number of collisions per unit time is:
Based on a Maxwell-Boltzmann distribution of collision velocities, the average collision frequency:
The average collision frequency of a type 2 molecule with type 1 molecules is:
Ising模型简述
Ising模型简述Lenz曾向他的学生Ising提出一个研究铁磁性的简单模型，而Ising于1925年发表了他对此模型求解的结果，所以这个模型被称为Ising模型。
当时Ising 只做出了该模型一维下的严格解，在一维情况下并没有自发磁化的发生。
另外他还由此错误地推断出在更高维的情况下，这个模型也不存在自发磁化。
这个推断在后来被证明是错误的。
1936年Peierls论证了二维或三维的Ising模型存在着自发磁化，虽然当时他并没有能够给出模型的严格解。
1944年，当Onsager给出了二维Ising模型的严格解之后，Ising模型开始引起人们广泛的关注。
这次求解是相变理论发展上的一个重要进展，它第一次清楚地证明了从没有奇异性的哈密顿量体系出发，在热力学极限下能导致热力学函数在临界点附近的奇异行为，而Onsager本人也因此获得了诺贝尔奖。
在此之后很多人又相继发表Ising模型的各种不同解法，Baxter甚至有篇论文叫‘Ising模型的第399种解法’。
但至今没有被学术界公认的三维Ising模型精确解。
甚至有人发表论文证明无法解出三维Ising 模型的精确解，因为三维Ising模型存在拓扑学的结构问题。
人们通常用分子场理论及其改进理论、高温级数展开、低温级数展开、重整化群理论、蒙特-卡罗模拟等近似计算三维Ising模型的居里温度和临界指数，而其中Wilson于1971年发展的重整化群理论能以较高精度计算三维Ising模型的近似结果[18-20]。
我国科学家张志东提出三维“Ising模型”精确解猜想。
张志东的出发点就是拓扑学中的一个常识：低维空间的扭曲和纽结可以被高一维空间的旋转打开。
通过引入第四卷曲起来的维与本征矢量上的权重这两个猜想作为处理三维Ising模型拓扑学问题的边界条件，并应用这些猜想用自旋分析法评估了三维简单正交晶格Ising模型的配分函数。
当系统的对称性越高，居里温度也越高。
他猜测三维系统具有最高对称性的简单立方Ising模型具有最高的居里温度黄金解，在二维系统具有最高对称性的正方Ising模型具有最高的居里温度白银解。