Exact solution of the two-level system and the Einstein solid in the microcanonical formalism

Autores
Bertoldi, Dalía Surena; Bringa, Eduardo Marcial; Miranda, Enrique Nestor
Año de publicación
2011
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
solved in the microcanonical formalism because the number of accessible microstates can be easily evaluated. However, their solutions are usually presented using the Stirling approximation to deal with factorials. In this paper, those two models are solved without any approximation, using the gamma function and its derivatives. Exact values are calculated for the entropy, temperature and specific heat, and the relative error between our exact solution and the approximate one using the Stirling approximation. This error is significant for small systems, with a number of particles N~ 100, as in studies of atomic clusters or nanoscale structures.
Fil: Bertoldi, Dalía Surena. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Bringa, Eduardo Marcial. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza; Argentina
Fil: Miranda, Enrique Nestor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Materia
Condensed Matter: Structural, Mechanical & Thermal
Education And Communication
Statistical Physics
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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description solved in the microcanonical formalism because the number of accessible microstates can be easily evaluated. However, their solutions are usually presented using the Stirling approximation to deal with factorials. In this paper, those two models are solved without any approximation, using the gamma function and its derivatives. Exact values are calculated for the entropy, temperature and specific heat, and the relative error between our exact solution and the approximate one using the Stirling approximation. This error is significant for small systems, with a number of particles N~ 100, as in studies of atomic clusters or nanoscale structures.
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