自由エネルギーを計算する第一原理とは？

質問

電気系の学生です。

ある合金の自由ネルギーを第一原理計算している文献がありました。固体の相に対して熱的安定性を議論するとき、自由エネルギーを計算してそれが最小をとる相が安定というこはわかります。

しかし、熱力学の教科書を見ると、熱力学関数は圧力や体積を変数としており、結晶構造やどの格子にどの原子が配置しているかということは変数となっていません。

それでは、自由エネルギーを計算する第一原理は何なのでしょうか。

よろしくお願い致します。

回答No.2

moumougoo · ベストアンサー

＃１の答えがあんまりなので、

統計力学によって固体物理学の問題が多く解かれています。
運動学に対する運動方程式のようなものだと思います。
なので「固体物理学」と「統計力学」で基準が違うというのはとてもおかしいと思います。
「固体物理学と統計力学を突き合わせても何も得られません。」もことばとしても意味がよくわかりませんが。
「固体物理学」と「統計力学」で多くの場合ほぼ同じ言葉で語られているといっても過言ではないと思います（歴史的にも）。

それで質問に対する回答ですが、
熱力学では確かにマクロな熱力学的変数のみを対象にするので、第一原理といってもなんのことやらわからないと思います。
普通、第一原理というと、ミクロな原理に基づいて、マクロな事象を説明することになるかと思います。
そこで登場してくるのが統計力学です。
統計力学はミクロな運動を規定するハミルトニアンから熱力学的関数を導出できます。
おそらく論文では、結晶中の格子間隔を与えるエネルギーと原子配置のエントロピー等を評価できるような
ハミルトニアンを構成して計算したということではないかと思います。

回答No.1

noname#160321

固体物理学と統計力学を突き合わせても何も得られません。
それぞれで「基準」が違います。