单原子气体与固体纳米结构之间的非玻尔兹曼热传递
摘要：非玻尔兹曼能量分布对与固体表面接触的单原子气体的压力、碰撞速率和热通量的影响通过理论和模拟进行了研究。首先，从基本原理导出了微正则压力、碰撞速率和热通量的公式，并结合了典型能量分布进行积分。其次，使用铁纳米线在低压氩气环境中的原子分子动力学模拟来测试非玻尔兹曼热通量理论。结果发现气体的能量分布对压力没有影响，但在非玻尔兹曼情况下碰撞速率增加了最多8.5\%。最引人注目的是，非玻尔兹曼能量分布可能导致负热通量，即热量从冷的固体流向热的气体。通过分子动力学模拟验证了这种非玻尔兹曼热通量效应，并发现在上限非玻尔兹曼能量分布的假设均衡情况下，固体比气体冷46\%。这些基础研究结果为非玻尔兹曼气体的性质提供了新的见解，并提高了对非平衡动力学的理解。
作者：Malte D"ontgen, K. Alexander Heufer
论文ID：2308.16087
分类：Chemical Physics
分类简称：physics.chem-ph
提交时间：2023-08-31