Low Temperature Physics: 42, 85 (2016); https://doi.org/10.1063/1.4941962
Физика Низких Температур: Том 42, Выпуск 2 (Февраль 2016), c. 116-127    ( к оглавлению , назад )

Теплоемкость ксенона, адсорбированного в канавках наносвязок

К.А. Чишко, Е.С. Соколова

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: chishko@ilt.kharkov.ua

Статья поступила в редакцию 4 ноября 2015 г.

Аннотация

Модель одномерного неидеального газа во внешнем поперечном силовом поле применена для интерпретации экспериментально наблюдаемых термодинамических свойств ксенона, осажденного в канавки на поверхности углеродных наносвязок. Неидеально газовая модель с парным взаимодействием не вполне адекватна для описания плотных адсорбатов (при низких температурах), однако она позволяет легко учесть обмен частицами между 1D адсорбатом и 3D атмосферой, который становится существенным фактором при промежуточных (для ксенона — порядка 35 К) и особенно высоких (~ 100 К) температурах. В настоящей работе мы рассматриваем 1D реальный газ с учетом только парного взаимодействия Леннард-Джонса, однако при наличии точных условий равновесия по числу частиц между одномерным адсорбатом и трехмерной атмосферой измерительной ячейки. Низкотемпературная ветвь теплоемкости подгоняется независимо в модели упругой цепочки таким образом, чтобы получить наилучшее согласие теории и эксперимента в как можно более широкой области, начиная от нуля температур. Газовое приближение включается от температур, при которых фононная теплоемкость цепочки практически выходит на одномерный закон равнораспределения. При этом принципиальные параметры обеих моделей могут быть выбраны так, что теплоемкость С(Т) цепочки практически непрерывно переходит в соответствующую зависимость газового приближения. Таким образом, можно ожидать, что адекватная интерпретация реальных температурных зависимостей теплоемкости низкоразмерных атомарных адсорбатов может быть достигнута путем разумного сочетания подходов, основанных как на фононном, так и на газовом приближениях. Основные параметры газового приближения (такие, как энергия десорбции), найденные из подгонки теории и эксперимента для теплоемкости ксенона, хорошо коррелируют с известными литературными данными.

PACS: 05.70.–a Термодинамика;
PACS: 81.07.–b Наноматериалы и структуры: синтез и определение характеристик.

Ключевые слова: углеродные наносвязки, низкоразмерный адсорбат, теплоемкость.

Oпубликована онлайн: 23 декабря 2015 г.