ترمودینامیک نانو ذرات و استحاله فازها

Thermodynamics of Nanoparticles and Phase Transformations

چکیده

نسبت سطح یه حجم نانو ذرات به طور قابل توجهی بیشتر از بخش های ماکروسکوپیک است ( رجوع به فصل ۳). به عنوان یک سطح همیشه به انرژی سطحی متصل می شود، این سطح بزرگتر به طور قابل توجهی به انرژی ذره کمک می کند. بنابراین، فرضیات ترمودینامیک نانو ذرات به عنوان یک عامل موثر باید مورد توجه قرار گیرد. علاوه بر این، باید توجه کرد که نانو ذرات کوچک هستند. بنابراین، تمامی مقادیر وابسته به اندازه ذرات باید تجزیه و تحلیل شوند. با توجه به ظرفیت گرمایی، انتظار نفوذ قابل توجهی نیست.

به هر حال، با دانستن این که ظرفیت گرمایی بر اساس ارتعاشات شبکه است که وابسته به ماهیت اتمی ذرات است، متوجه می شوید که مقادیر و حالت های احتمالی ارتعاشات شبکه در یک ذره کوچک در مقایسه با یک ذره بزرگ متفاوت است. فرضیات مشابه با توجه به اجزای پلی کریستال حاوی نانو ذرات معتبر هستند. در این مورد، کسر حجمی مرزدانه یک مقدار مشخص است. با توجه به این که مرز دانه ها در مقایسه با مواد بلوری نظم کمتری دارند، انتظار می رود که تاثیر قابل توجهی بر مقادیر ترمودینامیکی داشته باشد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The surface over volume ratio of nanoparticles is significantly larger as compared to that of macroscopic parts (see Chapter 3). As a surface is always connected to surface energy this large surface contributes significantly to the energy of a particle. Therefore, thermodynamic considerations must take note of this additional factor. Furthermore, one has to realize that nanoparticles are small; therefore, all quantities depending on the size have to be analyzed. Looking at heat capacity, one would not expect a significant influence.

However, knowing that heat capacity is based on lattice vibrations, which depend on the atomistic nature of the particles, one realizes that the amount and the modes of possible lattice vibrations in a small particle are different as compared with a large particle. Similar considerations are valid when looking at polycrystalline bodies consisting of grains in the nanometer range. In this case, the volume fraction of grain-boundary material is significant. As grain boundaries are less ordered as compared to well-crystallized material, one has to expect a notable influence on the thermodynamic quantities.