Geometric foundation of thermo-statistics, phase transitions, second law of thermodynamics, but without thermodynamic limit

文献情報

出版日 2002-02-19
DOI 10.1039/B108775D
インパクトファクター 3.676
著者


原文を見る

要旨

A geometric foundation thermo-statistics is presented with the only axiomatic assumption of Boltzmann's principleS(E, N, V) = klnW. This relates the entropy to the geometric area eS(E, N, V)/k of the manifold of constant energy in the (finite-N)-body phase space. From the principle, all thermodynamics and especially all phenomena of phase transitions and critical phenomena can unambiguously be identified for even small systems. The topology of the curvature matrix C(E, N) of S(E, N) determines regions of pure phases, regions of phase separation, and (multi-)critical points and lines. Phase transitions are linked to convex (upwards bending) intruders of S(E, N), where the canonical ensemble defined by the Laplace transform to the intensive variables becomes multi-modal, non-local, (it mixes widely different conserved quantities). Here the one-to-one mapping of the Legendre transform gets lost. Within Boltzmann's principle, statistical mechanics becomes a geometric theory addressing the whole ensemble or the manifold of all points in phase space which are consistent with the few macroscopic conserved control parameters. This interpretation leads to a straight derivation of irreversibility and the second law of thermodynamics out of the time-reversible, microscopic, mechanical dynamics. It is the whole ensemble that spreads irreversibly over the accessible phase space not the single N-body trajectory. This is all possible without invoking the thermodynamic limit, extensivity, or concavity of S(E, N, V). Without the thermodynamic limit or at phase-transitions, the systems are usually not self-averaging, i.e. do not have a single peaked distribution in phase space. The main obstacle against the second law, the conservation of the phase-space volume due to Liouville is overcome by realizing that a macroscopic theory such as thermodynamics cannot distinguish a fractal distribution in phase space from its closure.

関連文献

The dynamic desorption of krypton from the zeolite chabazite

S. P. Cork, G. Cressey, R. H. Jones, S. J. Teat, V. L. Zholobenko

2004-11-05 Communication

DOI: 10.1039/B410366C

Ensemble hybridisation – a new method for exploring sequence dependent fluorescence of dye–nucleic acid conjugates

Olaf Köhler, Dilip Venkatrao Jarikote, Oliver Seitz

2004-10-14 Communication

DOI: 10.1039/B411877D

Palladium catalysed cyclisation–carbonylation of enynes to give cyclic γ,δ-unsaturated acids

Varinder K. Aggarwal, Mike Butters, Paul W. Davies

2003-04-02 Communication

DOI: 10.1039/B300719G

Electrical property and water repellency of a networked monolayer film prepared from Au nanoparticles

Hiroshi Shiigi, Yojiro Yamamoto, Hidetaka Yakabe, Shiho Tokonami, Tsutomu Nagaoka

2003-04-02 Communication

DOI: 10.1039/B212226J

CoII5(OH)6(SO4)2(H2O)4: the first ferromagnet based on a layered cobalt–hydroxide pillared by inorganic ⋯OSO3–Co(H2O)4–O3SO⋯

Serge Vilminot, Mireille Richard-Plouet, Gilles André, Tahar Mhiri, Mohamedally Kurmoo

2004-10-06 Communication

DOI: 10.1039/B411304G

Supramolecular control of complexation-induced fluorescence change of water-soluble, β-cyclodextrin-modified CdS quantum dots

Kumaranand Palaniappan, Stephen A. Hackney, Jian Liu

2004-10-11 Communication

DOI: 10.1039/B409075F

1,4-Dihydro-1,4-diphosphinine fused with two tetrathiafulvalenes

Narcis Avarvari, Marc Fourmigué

2004-11-09 Communication

DOI: 10.1039/B412193G

Synthesis of novel starburst and dendritic polyhedral oligosilsesquioxanes

Kenji Wada, Naoki Watanabe, Koichi Yamada, Teruyuki Kondo, Take-aki Mitsudo

2004-11-29 Communication

DOI: 10.1039/B413921F

Zeolite coated ATR crystals for new applications in FTIR-ATRspectroscopy

Zheng Wang, Margareta L. Larsson, Mattias Grahn, Allan Holmgren, Jonas Hedlund

2004-10-25 Communication

DOI: 10.1039/B410314A

Gold and silver nanoparticles functionalized with known numbers of oligonucleotides per particle for DNA detection

Yang Chen, Jenny Aveyard, Robert Wilson

2004-11-18 Communication

DOI: 10.1039/B411181H

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

環戊烷-1,3-二甲酸甲酯はどのように合成されますか?

環戊烷-1,3-二甲酸甲酯は、環戊烷と塩酸によるヒンデンブルク反応を経由して合成されます。この反応では、環戊烷が塩酸と作用し、1,3-ジカルボキシ基が導入されま...

2435-36-1Dimethyl 1,3-cyclope...
化合物よくある質問

4-メトキシ-1,2,3-スチアゼ-3,5-ジオンとは何ですか?

4-メトキシ-1,2,3-スチアゼ-3,5-ジオンは、CAS番号107843-77-6の化合物で、(E)-ベンジル3-(3,4-ジヒドロキシフェニル) acry...

107843-77-6(E)-Benzyl 3-(3,4-di...
化合物よくある質問

プロスタグランジンA2について「に適用される法規ガイドラインは何ですか?'

プロスタグランジンA2 (CAS番号: 41691-92-3) は、化学物質の安全管理に関する規制として、GHS (危険物質の国際的ハザード分類・ラベル付けシス...

41691-92-316,16-DIMETHYL PROST...
化合物よくある質問

4-アミノ-1-ナフタレン sulfonic 酸についての物理化学的性質は何ですか?

4-アミノ-1-ナフタレン sulfonic 酸のCAS番号は84-86-6です。この化合物は結晶性で、分子量は212.15 g/molです。アルコールや水など...

84-86-64-Amino-1-naphthalen...
化合物よくある質問

N-GlcNAc-生物素を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

N-GlcNAc-生物素は吸収性があり、皮膚や目への接触を避けることが重要です。PPE(個体保護具)は使用し、ドラフトチャンバーは必要に応じて使用します。漏洩時...

1272755-69-72-Acetamido-2-deoxy-...
化合物よくある質問

3-アミノメチルフローラノピペリジン-1-カルボニル酸テルブチルエステルとは何ですか?

CAS番号1209781-11-2の3-アミノメチルフローラノピペリジン-1-カルボニル酸テルブチルエステルは、有機化合物の一種で、化学式はC10H17FNO3...

1209781-11-22-Methyl-2-propanyl ...
化合物よくある質問

6-溴-1-甲基-1H-ベンゾ[d][1,2,3]三氮唑はどのように合成されますか?

6- bromo-1-methyl-1H-benzotriazoleは、ブロモフリオリンと1-メチル-1H-ベンゾ[d][1,2,3]三氮唑の反応により合成され...

944718-32-56-Bromo-1-methyl-1H-...
化合物よくある質問

4-硫代尿苷はどのように合成されますか?

4-硫代尿苷は、尿素とD-リボシルヒドロキシアルデヒドを用いてスルホン化反応を経て合成されます。通常は塩酸ヒドロキシチオニルスルホン酸などの触媒を使用し、選択性...

6741-73-71-(4-thio-beta-D-rib...
化合物よくある質問

ブレインナトリユリックペプチド32ラットとは何ですか?

ブレインナトリユリックペプチド32ラット(CAS番号: 133448-20-1)は、心臓で作られるホルモンの一つで、心不全の診断や予後評価に使用されます。

133448-20-1Brain Natriuretic Pe...
化合物よくある質問

1-(3-氮杂啶)-4-羟基哌啶双盐酸盐の物理化学的性質は何ですか?

CAS番号810680-60-5の1-(3-氮杂啶)-4-羟基哌啶双盐酸盐は、白色の結晶性粉末である。分子量は360.84 g/molで、水に溶けやすい。反応活...

810680-60-51-(3-Azetidinyl)-4-p...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。