表面熵英文解释翻译、表面熵的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 surface entropy
相关词条:
1.entropyofsurface 2.superficialentropy
分词翻译:
表面的英语翻译:
surface; exterior; facade
【化】 surface
【医】 superficies; surface
熵的英语翻译:
entropy
【计】 average information content; entropy
【化】 entropy
【医】 entropy
专业解析
表面熵(Surface Entropy)是热力学和表面科学中的重要概念,特指物质表面相对于其体相(bulk phase)所表现出的额外无序度或混乱度的度量。其英文对应术语为Surface Entropy。
定义与物理意义
- 核心定义:表面熵 (( s^{surf} )) 定义为在恒定温度、压力和组成条件下,单位表面积 (( A )) 的表面过剩熵(Surface Excess Entropy)。它量化了由于表面存在而导致的系统总熵的增加量。数学表达式为:
$$
s^{surf} = left( frac{partial S^{ex}}{partial A} right)_{T, p, n_i}
$$
其中 ( S^{ex} ) 是表面过剩熵,( A ) 是表面积。
- 微观解释:在体相内部,原子或分子受到周围邻居相对均匀的作用力约束,排列较为有序。而在表面,原子/分子的配位数减少,所受约束减弱,具有更高的移动自由度(如振动、扩散)和更宽松的排列可能性(如存在台阶、空位、吸附原子等缺陷),导致表面的构型熵(configurational entropy)和振动熵(vibrational entropy)通常高于体相。这种额外的无序度即为表面熵的微观来源。
- 单位:国际单位制中,表面熵的单位是焦耳每开尔文每平方米(J K⁻¹ m⁻²)。
与体相熵的区别
- 体相熵(Bulk Entropy)描述的是材料内部(忽略表面效应)的无序度。表面熵则是专门归因于表面区域存在的熵贡献。对于纳米颗粒、薄膜或具有高比表面积的材料(如多孔材料、催化剂),表面熵对系统总熵的贡献不可忽略,甚至起主导作用。
重要性及应用
- 表面稳定性与形态:表面熵是决定晶体表面稳定性的关键因素之一。高表面熵倾向于稳定那些原子排列更“粗糙”或更无序的表面(如高指数面),因为更高的熵可以补偿部分因断键而产生的能量损失(表面能)。这直接影响晶体的平衡形态(Wulff构造)和生长习性。
- 表面相变:在特定温度下,某些晶体表面可能发生有序-无序相变(如重构、熔化),表面熵的变化是驱动此类相变的重要热力学量。
- 纳米材料热力学:随着尺寸减小,纳米材料的表面积与体积比急剧增大,表面熵对其热力学性质(如熔点、热容、化学反应活性)的影响显著增强。理解表面熵对于预测和控制纳米材料的行为至关重要。
- 吸附与催化:吸附质分子在表面的吸附状态(有序或无序排列)会改变局域表面熵,进而影响吸附平衡和催化反应的熵变及速率。
引用来源
- Adamson, A. W., & Gast, A. P. (1997). Physical Chemistry of Surfaces (6th ed.). John Wiley & Sons. (经典表面科学教材,涵盖表面热力学基础)
- Somorjai, G. A., & Li, Y. (2010). Introduction to Surface Chemistry and Catalysis (2nd ed.). Wiley. (详细讨论表面结构、缺陷与熵的关系)
- Zhang, Z., & Lagally, M. G. (1997). Atomistic Processes in the Early Stages of Thin-Film Growth. Science, 276(5311), 377–383. (讨论表面熵在薄膜生长中的作用)
- Frenken, J. W. M., & van der Veen, J. F. (1985). Observation of Surface Melting. Physical Review Letters, 54(2), 134–137. (表面熵在表面熔化相变中的角色)
- Jiang, Q., & Yang, C. C. (2008). Size effect on the thermodynamic properties of metallic nanoparticles. Journal of Physics: Condensed Matter, 20(48), 485210. (纳米材料尺寸效应中的表面熵贡献分析)
网络扩展解释
关于“表面熵”这一术语,目前并没有标准的物理学或信息科学定义,但可以结合“熵”的基本概念和构词法进行合理推测。以下为综合分析:
一、熵的核心定义
-
热力学熵:熵是系统无序程度的度量,其计算公式为:
$$
S = frac{Q}{T}
$$
其中,( S ) 表示熵,( Q ) 为热能,( T ) 为温度(单位:开尔文)。
-
信息熵:由香农提出,用于衡量信息的不确定性,计算公式为:
$$
H = -sum p_i log p_i
$$
其中 ( p_i ) 为事件发生的概率。
二、“表面熵”的可能含义
-
材料科学领域
可能指材料表面的分子或原子排列的无序程度。例如,晶体表面因原子排列缺陷或吸附外来粒子,导致表面熵高于内部。
-
热力学扩展应用
若将“表面”视为独立系统,表面熵可指该区域的热力学熵,可能与表面张力、吸附过程等相关。
-
信息理论引申
在图像处理或数据科学中,可能用“表面熵”描述二维数据(如图像像素)的复杂度或信息量。
三、注意事项
- 术语规范性:“表面熵”并非标准术语,需结合具体学科背景理解。
- 文献参考建议:若涉及学术研究,建议通过文献数据库(如Web of Science)查询相关领域的最新定义。
如需更精准的解释,请提供具体学科或使用场景。
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