Welche Informationen über einen kristallinen Feststoff fließen in die Berechnung von Phasendiagrammen in Thermo-Calc ein und wie?
Gibbs freie Energie,$G$, für einen kristallinen Festkörper könnte beschrieben werden als: \begin{equation} G\: =\: H_{T=0}\: +\: H_{T>0}\: +\: \text{ZPE}\ : -\: T\cdot S, \end{equation} Wo$H$ist Enthalpie, ZPE ist die Nullpunktsenergie und S ist Entropie (alle Arten).
Feststoffe (kondensierte Materie könnte ein besserer Begriff sein) sind hochgradig inkompressibel, sodass ihre innere Energie, die entweder mit empirischen Potentialen oder auf andere Weise berechnet wird, als gleich ihrer Enthalpie angesehen werden kann. Das kümmert sich um die$H_{T=0}$Begriff. Was ist mit dem Rest? Kann jeder von ihnen in eine Thermocalc-Phasenübergangsstudie aufgenommen werden?
Ich habe Thermocalc nicht genug erforscht (geben Sie VASP die Schuld!). Soweit ich weiß, erstellen wir Gibbs-Gleichungen für freie Energie für ein Material in verschiedenen Temperaturbereichen und speichern diese in einer .tdb-Datei (Datenbank). Wenn diese anderen Begriffe berücksichtigt werden, helfen Sie mir bitte zu verstehen, wie, Code und Theorie.
Antworten
Enthalpie und Entropie sind die temperaturabhängigen Terme in freier Energie, von denen Enthalpie ein dominanter Term ist, hauptsächlich bei niedrigerer Temperatur und Entropie bei höherer Temperatur dominant ist (weil die Zufälligkeit bei höherer Temperatur stärker ist). Dieser Temperatureffekt kann durch Nutzung der Wärmekapazität bei konstantem Druck (Cp) berücksichtigt werden. Der Phonopy-Code dient dazu, Cp als Funktion der Temperatur auszuwerten (quasi harmonische Annäherung).
Die Änderung der Enthalpie- und Entropieterme werden durch Integrieren von Cp und Cp/T von 0 K bzw. der gewünschten Temperatur erhalten.
Andere Begriffe wie magnetische Ordnung (wenn das System magnetisch ist), Druckeffekt (meistens in der Geologie) können ebenfalls enthalten sein. Ein weiterer sehr wichtiger Begriff ist die überschüssige freie Energie, die auf die Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Arten von Atomen zurückzuführen ist. Dies wird im Wesentlichen bei der Betrachtung von festen Lösungen verwendet.