Molekularfeldtheorie
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Die Molekularfeldtheorie ist eine Näherung in der statistischen Physik, die es erlaubt Systeme aus vielen Teilchen mit Wechselwirkung zu betrachten. Die Molekularfeldtheorie findet häufige Anwendung in der statistischen Thermodynamik, insbesondere im Ising-Modell (Gitter aus N Spins) und in der Van-der-Waals-Theorie (Flüssigkeiten).
Die Molekularfeldtheorie benutzt folgende Näherung:
- Molekularfeldnäherung: Der Erwartungswert für ein Subsystem ist gleich dem Mittelwert für das Gesamtsystem.
Am Beispiel eines N-Spin-Systems:
- Der mittlere Spin des Systems ist:
- Der Erwartungswert eines einzelnen Spins Si ist dann in der Molekularfeldnäherung:
Die Molekularfeldtheorie vernachlässigt Korrelationen der physikalischen Größen, d.h. es gilt . Daraus folgt unmittelbar, dass die Molekularfeldtheorie am kritischen Punkt eines Phasenübergangs zusammenbricht.
Ferner gelten für den Ordnungsparameter ψ des Systems, die spezifische Wärme CV und die isotherme Kompressibilität κT (bzw. Suszeptibilität χ) in der Nähe des kritischen Punktes TC:
ψ˜(T − TC)α
CV˜(T − TC) − β
Hier bezeichnen α,β,γ die kritischen Exponenten, die stets die folgende Relation erfüllen:
α + 2β + γ = 2