В монографии изложена теория равновесных полиморфных превращений в широкой области температур и давлений. Проведенные исследования показывают необходимость учёта многочастичных взаимодействий. Книга содержит обширный расчётный материал по термическим параметрам полиморфных превращений. Результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными. Приведён подробный обзор работ по полиморфным превращениям и систематизирован большой экспериментальный материал.

Построение статистической теории фазовых переходов является одной из актуальных задач современной статистической физики. В настоящей монографии эта задача решается для равновесных полиморфных превращений — фазовых переходов между различными модификациями простых кристаллов, — исходя из статистического метода в теории кристаллического состояния, основанного на цепочке уравнений Боголюбова. В первых трёх главах излагается классическая, а в последующих главах — квантовая и квазиклассическая статистические теории полиморфных превращений.

Необходимость построения квантовой теории полиморфных превращений связана с изучением переходов при температурах ниже дебаевской. Хотя для описания термических свойств при температурах порядка температуры Дебая классическая теория — достаточно хорошее приближение, при рассмотрении полиморфных превращений требуется более точный учёт различных компонентов свободной энергии. При этом оказывается полезным квазиклассическое приближение.

В результате экспериментальных исследований накоплен весьма обширный материал по полиморфизму, однако в построении теории имеет место серьёзное отставание. Одна из основных причин неудач многих работ по теории полиморфных превращений — неучёт трёхчастичных взаимодействий, играющих важную роль в кристаллах. В этой связи в монографии проведено обобщение метода функций распределения и статистических операторов Боголюбова на систему с многочастичными взаимодействиями и учтён вклад этих взаимодействий в термодинамику кристаллов. Рассчитать свободную энергию кристаллической модификации «из первых принципов» с точностью, необходимой для построения фазовой диаграммы, пока не представляется возможным. Поэтому теория полиморфных превращений должна содержать (по возможности минимальный) элемент феноменологии. В настоящей теории таким элементом является применение общепринятых модельных эмпирических потенциалов. При рассмотрении ионных кристаллов применялась борн-майеровская теория парного потенциала, дополненная симметричным экспоненциальным трёхчастичным потенциалом. При изучении полиморфизма простых металлов использовался модифицированный псевдопотенциал Харрисона. Многочастичные взаимодействия естественным образом учитываются в теории псевдопотенциала.

Книга в основном предназначена физикам-теоретикам, а также экспериментаторам, желающим более глубоко ознакомиться с применением метода функций распределения и статистических операторов в теории кристалла и полиморфных превращений. Она может быть полезна также аспирантам и студентам старших курсов, специализирующимся в области статистической физики, физики твёрдого тела и физической химии.

Авторы считают своим долгом выразить благодарность академику Н. Н. Боголюбову за обсуждение проблемы фазовых переходов и статистической теории кристаллического состояния.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Неравновесная термодинамика и физическая кинетика, Базаров И. П., Геворкян Э. В., Николаев П. Н., 1989
2. Некоторые вопросы статистической механики. Учебное пособие для университетов, Боголюбов мл. Н. Н., Садовников Б. И., 1975
3. Статистические функции распределения, Власов А. А., 1966
4. Теория многих частиц, Власов А. А., 1950
5. Неравновесные явления: Уравнение Больцмана, Ланфорд III О. Э., Гринберг У., Полевчак Я., Цвайфель П. Ф., Эрнст М. X., Черчиньяни К., Кэфлиш Р. Э., Шпон Г., 1986
6. Природа критического состояния, Фишер М., 1968
7. Фазовые переходы и критические явления, Стенли Г., 1973
8. Флуктуационная теория фазовых переходов, Паташинский А. З., Покровский В. Л., 1975
9. Статистическая теория фазовых превращений, Гейликман Б. Т., 1954
10. Квантовая статистическая механика: Методы функций Грина в теории равновесных и неравновесных процессов, Каданов Л., Бейм Г., 1964
11. Метод функций Грина в статистической механике, Бонч-Бруевич В. Л., Тябликов С. В., 1961
12. Методы квантовой теории поля в статистической физике, Абрикосов А. А., Горьков Л. П., Дзялошинский И. Е., 1962
13. Теория необратимых процессов, Честер Д., 1966
14. Статистическая механика, Кубо Р., 1967
15. Лекции по статистической механике, Уленбек Д., Форд Д., 1965
16. Лекции по физике твёрдого тела: Принципы строения, реальная структура, фазовые превращения, Жданов Г. С., Хунджуа А. Г., 1988
17. Термодинамика и кинетика биологических процессов: Проблемы неравновесной термодинамики, кинетики переходных процессов, экстремальные принципы, переходные процессы в живых системах, Зотин А. И., ред., 1980
18. Термодинамика фазовых переходов в сегнетоактивных твёрдых растворах, Ролов Б. Н., Юркевич В. Э., 1978
19. Фазовые переходы на границах зёрен, Страумал Б. Б., 2003