Статистическая физика
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171 |
¨á. 9-1 ¢¨á¨¬®áâì ®â®á¨â¥«ì®© ¬ £¨ç¥®á⨠¯ à ¬ £¥â¨ª |
= M=M0 ®â |
®â ¯ à ¬¥âà ~HS=T, ®¯¨áë¢ ¥¬ ï äãªæ¨¥© ਫ«îí ¤«ï à §«¨çëå § 票© |
|
ᯨ S. |
|
â ª çâ® íä䥪⨢®¥ ¯®«¥, ¤¥©áâ¢ãî饥 ª ¦¤ë© ᯨ à ¢®: |
|
Heff = H + M(T; H) |
(9.11) |
à ¬¥âà > 0 §ë¢ ¥âáï ¯ à ¬¥â஬ ¬®«¥ªã«ïண® ¯®«ï. ᥠ¯®«ãç¥ë¥
¢ëè¥ á®®â®è¥¨ï ®áâ îâáï ⮣¤ ¢ ᨫ¥, 㦮 ⮫쪮 ®áãé¥á⢨âì |
§ ¬¥ã |
|||
H ! Heff . ç áâ®áâ¨, ¯à¨ â ª®© § ¬¥¥ ¨§ (9.7) ¯®«ãç ¥¬: |
|
|||
M = M0BS |
~S |
(H + M) |
(9.12) |
|
T |
||||
ਠH = 0 ¢®§¨ª ¥â ãà ¢¥¨¥ ¤«ï ¬ £¨ç¥®á⨠M: |
|
|||
|
|
~ M |
S |
|
M = M0BS T |
(9.13) |
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à ä¨ç¥áª®¥ à¥è¥¨¥ í⮣® ãà ¢¥¨ï ¨§®¡à ¦¥® ¨á. 9-2. à ¢¥¨¥ (9.13) |
¨¬¥¥â âਢ¨ «ì®¥ à¥è¥¨¥ M = 0 ¤«ï ¢á¥å § 票© T . ¤ ª® áãé¥áâ¢ã¥â ¥é¥
¨ ¢â®à®¥ à¥è¥¨¥ M = 0, ª®£¤ |
ç «ìë© ãç á⮪ £à 䨪 ¯à ¢®© ç á⨠(9.13) |
||||||
¨¤¥â ¡®«¥¥ ªàãâ®, 祬6«¥¢ ï ç áâì. â®¡ë ¨áá«¥¤®¢ âì íâ®â ¢®¯à®á |
«¨â¨ç¥áª¨, |
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¯à®¢¥¤¥¬ à §«®¦¥¨¥ äãªæ¨¨ ਫ«îí |
¢ àï¤: |
|
|
||||
BS(x) = |
S + 1 |
x ; |
S + 1 2S2 + 2S + 1 |
x3 + ::: |
(9.14) |
||
3S |
|
3S |
30S2 |
®£¤ ç «ìë© ª«® ªà¨¢®©, ¨§®¡à ¦ î騩 § ¢¨á¨¬®áâì ¯à ¢®© ç á⨠(9.13), ®¯à¥¤¥«¨âáï ¢ëà ¦¥¨¥¬:
M0 |
S + 1 |
|
~S |
|
|
3S |
T |
= C T |
(9.15) |
172 |
|
¨á. 9-2 à ä¨ç¥áª®¥ à¥è¥¨¥ ãà ¢¥¨ï ¤«ï ¬ £¨ç¥®á⨠¢ ⥮ਨ ¬®«¥ªã«ïà- ®£® ¯®«ï ( = 1=T ).
£¤¥ ¢¢¥«¨ ¯®áâ®ïãî îà¨:
C |
N ~2S(S + 1) |
(9.16) |
3 |
¢ëà §¨¢ M0 ç¥à¥§ ¬¨ªà®¯ à ¬¥âàë, ᮣ« á® ä®à¬ã«¥, ¯à¨¢¥¤¥®© ¯®á«¥ (9.7).¥¯¥àì ¨§ (9.15) ¢¨¤®, çâ® ¥âਢ¨ «ì®¥ à¥è¥¨¥ áãé¥áâ¢ã¥â ¯à¨ T < C, ®âªã¤ ïá®, çâ® ªà¨â¨ç¥áª ï ⥬¯¥à âãà ä §®¢®£® ¯¥à¥å®¤ ¢ ä¥à஬ £¨â®¥ á®áâ®ï¨¥ ¢ ⥮ਨ ¬®«¥ªã«ïண® ¯®«ï à ¢ :
Tc = C |
(9.17) |
ਠ⠪¨å ⥬¯¥à âãà å M 6= 0 ¤ ¦¥ ¢ ®вбгвбв¢¨¥ ¢¥и¥£® ¬ £¨в®£® ¯®«п.¥¬¯¥а вга ¯¥а¥е®¤ Tc, ®ç¥¢¨¤®, áâ६¨âáï ª ã«î ¯à¨ ! 0, ª®£¤ ¬ë ¢®§¢à - é ¥¬áï ª á«ãç î ¯ à ¬ £¥â¨ª .
áᬮâਬ ¢®¯à®á ® ¯à®¨á宦¤¥¨¨ ¬®«¥ªã«ïண® ¯®«ï á ¬¨ªà®áª®¯¨ç¥áª®© â®çª¨ §à¥¨ï. ®á®¢¥ ¡®«ìè¨á⢠¬®¤¥«¥© ¬ £¨â®£® 㯮àï¤®ç¥¨ï «¥¦¨â ¯à¥¤- áâ ¢«¥¨¥ ®¡ ®¡¬¥®© ¯à¨à®¤¥ ¢§ ¨¬®¤¥©á⢨ï ᯨ®¢, ª®â®à®¥ ¢ ¯à®á⥩襬 á«ã- ç ¥ ®¯¨áë¢ ¥âáï ¬®¤¥«ìî ¥©§¥¡¥à£ , £ ¬¨«ì⮨ ª®â®à®© ¨¬¥¥â ¢¨¤:
1 |
X |
X |
|
|
H = ;2 |
i=j Jij SiSj ; ~ |
i |
SiH |
(9.18) |
|
6 |
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|
£¤¥ Jij { â ª §ë¢ ¥¬ë© ®¡¬¥ë© ¨â¥£à «, ª®â®àë© ¢ë¡¨à ¥¬ ¯®«®¦¨â¥«ìë¬ (á«ãç © ä¥à஬ £¨â®£® 㯮à冷票ï).
áâ® à áᬠâਢ ¥âáï ¨ ¡®«¥¥ ¯à®á⮩ ¢ ਠâ â ª §ë¢ ¥¬®© ¬®¤¥«¨ §¨£ , íª¢¨¢ «¥âë© (9.18), ¢ ª®â®à®© ®áâ ¢«¥ë ⮫쪮 Sz ª®¬¯®¥âë ᯨ . ¥ £ - ¬¨«ì⮨ ®¡ëç® § ¯¨áë¢ ¥âáï ¢ ¢¨¤¥:
1 |
X |
X |
|
|
H = ;2 |
i=j Jijsisj ; ~ |
i |
siH |
(9.19) |
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6 |
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173 |
£¤¥ ¯¥à¥¬¥ë¥ si = 1. ¬¥â¨¬, çâ® ¬®¤¥«ì §¨£ |
¬®¦¥â ¡ëâì à¥è¥ |
â®ç® |
||||||||
¤¢ã¬¥à®© à¥è¥âª¥ [1, 2]. â® à¥è¥¨¥ á £¥à ¨£à ¥â ®ç¥ì ¡®«ìèãî à®«ì ¢ |
||||||||||
⥮ਨ ä §®¢ëå ¯¥à¥å®¤®¢, ® ¬ë ¥£® à áᬠâਢ âì ¥ ¡ã¤¥¬. |
|
|||||||||
®¤¥«ì ¬®«¥ªã«ïண® ¯®«ï ᢮¤¨âáï ª ¯à¨¡«¨¦¥®© § ¬¥¥ (9.18) |
íä䥪- |
|||||||||
â¨¢ë© £ ¬¨«ì⮨ ¢¨¤ : |
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
X |
|
|
|
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||
H = ; i=j Jij < Sz > Siz ; ~ i SizH |
(9.20) |
|||||||||
6 |
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|
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|
£¤¥ ¬ £¨â®¥ ¯®«¥ áç¨â ¥âáï ¯à ¢«¥ë¬ ¯® ®á¨ z, |
|
< Sz > ®¡®§ ç ¥â á।- |
||||||||
¥¥ § 票¥ z-ª®¬¯®¥âë ᯨ |
|
«î¡®¬ 㧫¥ à¥è¥âª¨. á®, çâ® ¯à¨ (9.20) |
||||||||
íª¢¨¢ «¥â® à áᬮâ८© ¢ëè¥ ¬®¤¥«¨ ᢮¡®¤ëå ᯨ®¢, 室ïé¨åáï ¢ íä- |
||||||||||
䥪⨢®¬ (¬®«¥ªã«ï஬) ¯®«¥, ¯à ¢«¥®¬ ¢¤®«ì ®á¨ z, á«¥¤ãî饣® ¢¨¤ : |
||||||||||
Heff = H + |
|
J0 |
< Sz >= H + |
J0 |
|
M |
(9.21) |
|||
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~ |
N ~2 |
|||||||
£¤¥ |
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
J0 = |
Jij |
Jii = 0 |
|
|
(9.22) |
j
®¦® ᪠§ âì, çâ® ¬®«¥ªã«ï஥ ¯®«¥ ¤ ®¬ 㧫¥ ᮧ¤ ¥âáï á ¬®á®£« ᮢ - ë¬ ®¡à §®¬ ¢á¥¬¨ ®áâ «ì묨 ᯨ ¬¨ á¨á⥬ë. à ¢¨¢ ï (9.21) á (9.11), ¢¨¤¨¬, çâ® ª®áâ â ¬®«¥ªã«ïண® ¯®«ï ®¯à¥¤¥«ï¥âáï ¢ í⮩ ¬®¤¥«¨ ¢ëà ¦¥¨¥¬:
= |
J0 |
|
(9.23) |
|
N ~2 |
||||
|
|
|||
®£¤ ¨§ (9.17) á«¥¤ã¥â, çâ® ªà¨â¨ç¥áª ï ⥬¯¥à âãà |
ä §®¢®£® ¯¥à¥å®¤ ¢ ä¥àà®- |
|||
¬ £¨â®¥ á®áâ®ï¨¥ à ¢ : |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Tc = 3 J0S(S + 1) |
(9.24) |
á«ãç ¥, ¥á«¨ ¢§ ¨¬®¤¥©áâ¢ãîâ ᯨë ⮫쪮 ¡«¨¦ ©è¨å á®á¥¤ïå ¢ à¥è¥âª¥,
â.¥. Jij = J ⮫쪮 ª®£¤ |
㧥« j ï¥âáï ®¤¨¬ ¨§ z ¡«¨¦ ©è¨å á®á¥¤¥© 㧫 i, |
|||||||||||||
¢ ®áâ «ìëå á«ãç ïå Jij |
= 0, ¨¬¥¥¬: |
|
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||||
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1 |
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|
Tc = 3zJS(S + 1) |
(9.25) |
|||||||||
¥à¥¬áï ª à áᬮâà¥¨î ¯à®á⥩襣® á«ãç ï S = 1=2. ®£« á® (9.9) ¨ (9.12) |
||||||||||||||
¬®¦® § ¯¨á âì: |
|
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1 |
|
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|||
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||||
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M = M0th |
|
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~(H + M) |
(9.26) |
||||||||
|
|
2T |
||||||||||||
¢®¤ï ®â®á¨â¥«ìë¥ ¯¥à¥¬¥ë¥ = M=M0 ¨ t = T=Tc, ¯¨è¥¬ (9.26) ª ª: |
|
|||||||||||||
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1 ~H |
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|||||
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= th 2 |
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+ |
t |
(9.27) |
||
|
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|
|
|
|
T |
|
|
||||||
®«ì§ãïáì th(x + y) = |
|
thx+thy |
, ¯¥à¥¯¨è¥¬ (9.27) ¢ ¢¨¤¥: |
|
||||||||||
1+(thx)(thy) |
|
|||||||||||||
|
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||||
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h |
|
th |
~H |
= |
1 |
; th( =t) |
(9.28) |
|||||
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2T |
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|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 ; |
th( =t) |
|
174 |
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|||||||||||
|
¡«¨§¨ ªà¨â¨ç¥áª®© â®çª¨ (H = 0; M = 0; T |
= Tc) |
à£ã¬¥âë ¢á¥å £¨¯¥à¡®- |
|||||||||
|
«¨ç¥áª¨å â £¥á®¢ ¢ (9.28) ¬ «ë, ¨ ¬ë ¬®¦¥¬ ¯à®¨§¢¥á⨠¨å à §«®¦¥¨¥ ¢ àï¤: |
|||||||||||
|
thx = x ; |
1 |
x3 + |
2 |
x5 + :::. ®£¤ : |
|
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|
3 |
15 |
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1 |
1 |
|
1 |
1=t |
|
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|||||
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|
h = 1 ; t + 3 |
|
|
+ |
|
;t |
|
(9.29) |
|
|
|
|
|
3t3 |
|
§ í⮣®, â ª §ë¢ ¥¬®£® ãà ¢¥¨ï á®áâ®ï¨ï ¬ £¥â¨ª , ¬®¦® ¯®«ãç¨âì ¯®¢¥- ¤¥¨¥ ¡®«ìè¨á⢠¥£® 䨧¨ç¥áª¨å å à ªâ¥à¨á⨪ ¢¡«¨§¨ ªà¨â¨ç¥áª®© â®çª¨.
ª ç¥á⢥ ¯à¨¬¥à ¬ë à áᬮâਬ ¬ £¨ç¥®áâì ¨ ¬ £¨âãî ¢®á¯à¨¨¬ç¨- ¢®áâì. § ãà ¢¥¨ï (9.28) ¢¨¤®, çâ® ¢ ã«¥¢®¬ ¯®«¥ h = 0 ¨ ¤«ï T < Tc ãà ¢¥¨¥ (9.29) ¯à¨¨¬ ¥â ¢¨¤:
2 = |
|
|
T=Tc ; 1 |
|
+ ::: |
|
3 |
|
T |
|
2 Tc ; T |
(9.30) |
||
3 |
|
|
Tc |
|||||||||||
|
|
3T3 |
+ T |
;1 |
; T |
|
|
Tc |
|
|||||
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|
Tc |
Tc |
|
Tc |
|
|
|
|
|
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|
ª¨¬ ®¡à §®¬, ¬ £¨ç¥®áâì ¢ ã«¥¢®¬ ¯®«¥ ¢¡«¨§¨ Tc (¯à¨ T < Tc) ¢¥¤¥â á¥¡ï ª ª:
|
|
|
|
|
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|
|
j |
|
|
= T |
; Tc |
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(9.31) |
|||||||||
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|
j |
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|
|
|
|
Tc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|||||
£¤¥ ªà¨â¨ç¥áª¨© ¨¤¥ªá ¬ £¨ç¥®á⨠= 1=2. |
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
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§®â¥à¬¨ç¥áª ï ¢®á¯à¨¨¬ç¨¢®áâì ¢ ã«¥¢®¬ ¯®«¥ |
|
T = |
@M |
|
㤮¢«¥â¢®àï¥â |
|||||||||||||||||||||||||||||||
@H |
T |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
á®®â®è¥¨î: |
|
|
|
|
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||||||
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|||||
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|||
|
@M |
|
@ |
|
|
|
@h |
|
|
|
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|
|
1 |
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|
|
~ |
|
|
|
@ |
|
|
|
C @ |
|
|
||||||||
T = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
2N ~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= T |
|
|
|
|
(9.32) |
|||||||
@ |
T |
@h |
T |
|
|
@H |
|
|
|
|
|
|
2T |
|
|
|
@h |
|
T |
|
|
@h |
T |
|||||||||||||
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
£¤¥ ¤«ï ¯®áâ®ï®© îਠ¨á¯®«ì§®¢ «¨ (9.16) ¤«ï S = 1=2. ¨ää¥à¥æ¨àãï ®¡¥ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ç á⨠(9.29) ¯® h ¯à¨ T Tc, ¯®«ãç ¥¬: |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
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||||||||||||||||
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|
@ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 = |
@h 1 |
; t |
+ 3 2 |
|
|
|
|
|
|
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|
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(9.33) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
3t3 |
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|
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|
|
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|
|
|||||||||||||||||||||||
¨«¨, ¨á¯®«ì§ãï (9.32), |
|
|
|
|
|
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1 |
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|
|||||
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|
|
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|
|
3 |
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|
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|
|||
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|
; : |
|
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|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
T = CT t + t3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(9.34) |
|||||||||||||||||
«¥¥, ¤«ï T > Tc ¨¬¥¥¬ = 0 ¯à¨ H = 0 ¨ (9.34) ᢮¤¨âáï ª: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
T |
= |
C |
|
|
Tc T ; Tc |
|
;1 = |
|
|
|
|
C |
|
|
; |
|
|
|
|
|
(9.35) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T ; Tc |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
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|
|
T |
T Tc |
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
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|
£¤¥ ªà¨â¨ç¥áª¨© ¨¤¥ªá ¢®á¯à¨¨¬ç¨¢®á⨠= 1. ਠT < Tc, ᮣ« á® (9.30) ¨¬¥¥¬
2 ;3 , â ª çâ® ¨§ (9.34): |
|
|
|
|
|
1 C |
1 |
j j;1 |
|
||
T 2 T |
|
|
|
(9.36) |
|
( |
; |
) |
â ª çâ® ªà¨â¨ç¥áª¨© ¨¤¥ªá ¢®á¯à¨¨¬ç¨¢®á⨠¯à¨ T < Tc â ª¦¥ 0 = 1.
àï¬ë¬¨ à áç¥â ¬¨ ¢ à ¬ª å ¬®¤¥«¨ ¬®«¥ªã«ïண® ¯®«ï ¬®¦® ¯®ª § âì, ç⮠⥯«®¥¬ª®áâì á¨áâ¥¬ë ¯à¨ T = Tc ¨á¯ëâë¢ ¥â ª®¥çë© áª ç®ª CH = 3=2N.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
179 |
£¤¥ t = T ; Tc(P ), h { ¢¥è¥¥ ¯®«¥, ᮯà殮®¥ ¯ à ¬¥âàã ¯®à浪 |
( ¯à¨¬¥à |
||||||||
¬ £¨â®¥ ¯®«¥ ¢ ¬®¤¥«¨ §¨£ ). § (9.55) ®¯à¥¤¥«ï¥¬ à ¢®¢¥á®¥ § 票¥ ¯ - |
|||||||||
à ¬¥âà ¯®à浪 ãá«®¢¨¥¬: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
@ |
|
= 0 |
(9.56) |
|||||
|
|
|
@ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
T;h |
|
|
||
ç⮠᢮¤¨âáï ª: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2at + 4B 3 = hV |
(9.57) |
|||||||
ä ªâ¨ç¥áª¨ íª¢¨¢ «¥âë¬ ¯®«ã祮¬ã ¢ëè¥ ¢ ⥮ਨ ¬®«¥ªã«ïண® ¯®«ï |
|||||||||
(9.29). ¥è¥¨¥ (9.57) ¯à¨ h ! 0 ¨¬¥¥â ¢¨¤: |
|
|
|||||||
|
2 = 0 |
|
¯à¨ |
t > 0 |
|
||||
2 |
= ; |
at |
|
¯à¨ |
t < 0 |
(9.58) |
|||
|
|
|
|||||||
2B |
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t < 0 |
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çâ® «®£¨ç® (9.35), (9.36) ¨ ¤¥¬®áâà¨àã¥â à |
á室¨¬®áâì jT ;Tcj;1, â.¥. ªà¨- |
â¨ç¥áª¨© ¨¤¥ªá ¢®á¯à¨¨¬ç¨¢®á⨠= 0 = 1, |
ª ª ¨ ¢ëè¥. ¥®à¨ï ¤ 㠯।- |
áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ⨯¨çãî ⥮à¨î á।¥£® ¯®«ï, ᮮ⢥âá⢥® ¢á¥ ªà¨â¨ç¥áª¨¥ ¨¤¥ªáë ¯®«ãç îâáï ⥬¨ ¦¥, çâ® ¨ ¢ «®£¨çëå ¬¨ªà®áª®¯¨ç¥áª¨å ¬®¤¥«ïå.
ᯮ«ì§ãï (9.60) ¬®¦® ¯¨á âì ¨ â ª:
= V |
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h=0 |
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§®¬: |
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( ; )2V |
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âáî¤ , ¢ ᮮ⢥âá⢨¨ á ®¡é¨¬ ¢¨¤®¬ à á¯à¥¤¥«¥¨ï ãáá |
(8.17), 室¨¬ á।- |
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¨© ª¢ ¤à â ä«ãªâã 樨 ¯ à ¬¥âà |
¯®à浪 |
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¢ ¢¨¤¥: |
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< ( )2 >= |
Tc |
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1 |
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(9.65) |
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V |
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j |
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