Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса
A recently suggested equation of state with the induced surface tension is generalized to the case of quantum gases with mean-field interaction. The self-consistency conditions of such a model and the conditions necessary for the Third Law of thermodynamics to be satisfied are found. The quantum...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018106 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2018106 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20181062018-11-02T16:19:41Z Equation of State of Quantum Gases Beyond the Van der Waals Approximation Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса Bugaev, K. A. Ivanytskyi, A. I. Sagun, V. V. Nikonov, E. G. Zinovjev, G. M. nuclear matter hadron resonance gas induced surface tension quantum gases virial coefficients - A recently suggested equation of state with the induced surface tension is generalized to the case of quantum gases with mean-field interaction. The self-consistency conditions of such a model and the conditions necessary for the Third Law of thermodynamics to be satisfied are found. The quantum virial expansion of the van der Waals models of such a type is analyzed, and its virial coefficients are given. In contrast to traditional beliefs, it is shown that an inclusion of the third and higher virial coefficients of a gas of hard spheres into the interaction pressure of the van der Waals models either breaks down the Third Law of thermodynamics or does not allow one to go beyond the van der Waals approximation at low temperatures. It is demonstrated that the generalized equation of state with the induced surface tension allows one to avoid such problems and to safely go beyond the van der Waals approximation. In addition, the effective virial expansion for the quantum version of the induced surface tension equation of state is established, and all corresponding virial coefficients are found exactly. The explicit expressions for the true quantum virial coefficients of an arbitrary order of this equation of state are given in the low-density approximation. A few basic constraints on such models which are necessary to describe the nuclear and hadronic matter properties are discussed. Нещодавно запропоноване рiвняння стану з iндукованим поверхневим натягом узагальнено на випадок квантових газiв iз взаємодiєю середнього поля. Для такої моделi знайдено умови самоузгодженостi i умови необхiднi для виконання Третього Початку термодинамiки. На вiдмiну вiд традицiйних сподiвань показано, що внесення в тиск моделi Ван дер Ваальса третього i бiльш високих вiрiальних коефiцiєнтiв газу твердих сфер за низьких температур або порушує Третiй Початок термодинамiки, або не дозволяє вийти за рамки наближення Ван дер Ваальса. Продемонстровано, що узагальнене рiвняння стану з iндукованим поверхневим натягом дозволяє уникнути цих проблем i вийти за рамки наближення Ван дер Ваальса. Крiм цього отримано ефективне вiрiальне розкладання квантової версiї рiвняння стану з iндукованим натягом i його вiрiальнi коефiцiєнти знайдено точно. Явнi вирази для справжнiх квантових вiрiальних коефiцiєнтiв будь-якого порядку цього рiвняння стану подано в наближеннi низької густини. Обмiрковано деякi базовi умови на такi моделi, якi необхiднi для опису властивостей ядерної i адронної матерiй. Publishing house "Academperiodika" 2018-10-31 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018106 10.15407/ujpe63.10.863 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 63 No. 10 (2018); 863 Український фізичний журнал; Том 63 № 10 (2018); 863 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe63.10 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018106/639 Copyright (c) 2018 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
nuclear matter hadron resonance gas induced surface tension quantum gases virial coefficients - |
| spellingShingle |
nuclear matter hadron resonance gas induced surface tension quantum gases virial coefficients - Bugaev, K. A. Ivanytskyi, A. I. Sagun, V. V. Nikonov, E. G. Zinovjev, G. M. Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса |
| topic_facet |
nuclear matter hadron resonance gas induced surface tension quantum gases virial coefficients - |
| format |
Article |
| author |
Bugaev, K. A. Ivanytskyi, A. I. Sagun, V. V. Nikonov, E. G. Zinovjev, G. M. |
| author_facet |
Bugaev, K. A. Ivanytskyi, A. I. Sagun, V. V. Nikonov, E. G. Zinovjev, G. M. |
| author_sort |
Bugaev, K. A. |
| title |
Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса |
| title_short |
Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса |
| title_full |
Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса |
| title_fullStr |
Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса |
| title_full_unstemmed |
Рівняння стану квантових газів поза рамками наближення Ван дер Ваальса |
| title_sort |
рівняння стану квантових газів поза рамками наближення ван дер ваальса |
| title_alt |
Equation of State of Quantum Gases Beyond the Van der Waals Approximation |
| description |
A recently suggested equation of state with the induced surface tension is generalized to the case of quantum gases with mean-field interaction. The self-consistency conditions of such a model and the conditions necessary for the Third Law of thermodynamics to be satisfied are found. The quantum virial expansion of the van der Waals models of such a type is analyzed, and its virial coefficients are given. In contrast to traditional beliefs, it is shown that an inclusion of the third and higher virial coefficients of a gas of hard spheres into the interaction pressure of the van der Waals models either breaks down the Third Law of thermodynamics or does not allow one to go beyond the van der Waals approximation at low temperatures. It is demonstrated that the generalized equation of state with the induced surface tension allows one to avoid such problems and to safely go beyond the van der Waals approximation. In addition, the effective virial expansion for the quantum version of the induced surface tension equation of state is established, and all corresponding virial coefficients are found exactly. The explicit expressions for the true quantum virial coefficients of an arbitrary order of this equation of state are given in the low-density approximation. A few basic constraints on such models which are necessary to describe the nuclear and hadronic matter properties are discussed.
|
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018106 |
| work_keys_str_mv |
AT bugaevka equationofstateofquantumgasesbeyondthevanderwaalsapproximation AT ivanytskyiai equationofstateofquantumgasesbeyondthevanderwaalsapproximation AT sagunvv equationofstateofquantumgasesbeyondthevanderwaalsapproximation AT nikonoveg equationofstateofquantumgasesbeyondthevanderwaalsapproximation AT zinovjevgm equationofstateofquantumgasesbeyondthevanderwaalsapproximation AT bugaevka rívnânnâstanukvantovihgazívpozaramkaminabližennâvandervaalʹsa AT ivanytskyiai rívnânnâstanukvantovihgazívpozaramkaminabližennâvandervaalʹsa AT sagunvv rívnânnâstanukvantovihgazívpozaramkaminabližennâvandervaalʹsa AT nikonoveg rívnânnâstanukvantovihgazívpozaramkaminabližennâvandervaalʹsa AT zinovjevgm rívnânnâstanukvantovihgazívpozaramkaminabližennâvandervaalʹsa |
| first_indexed |
2023-03-24T08:54:48Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:54:48Z |
| _version_ |
1795757592688984064 |