Температурная зависимость теплоемкости и времена установления вакансионного равновесия в простых кристаллах

Определен концентрационный диапазон вакансий, влияющих на температурную зависимость теплоемкости при постоянном объеме $C_v$, и рассчитаны времена установления вакансионного равновесия в сферических образцах простых кристаллов различных радиусов за счет теплового движения атомов в ходе процесса, максимально приближенного к равновесному, при понижении температуры начиная от температуры плавления до текущего значения $T$. При расчете свободной энергии дефектного кристалла учитываются вклады межатомных взаимодействий через потенциальные функции Леннард-Джонса и колебательные энергии. Свойства дефектного кристалла рассчитываются на основе функции распределения частот идеального кристалла и поправок к ней, отражающих локальные колебания атомов вокруг вакансий, в рамках линейного приближения Лифшица по плотности вакансий. Для нахождения свободной энергии бездефектного идеального кристалла рассчитаны частоты нормальных колебаний кристалла с учетом взаимодействий до четырех ближайших соседей. Показано, что пренебрежение акустическими (антифазными) участками спектра при расчете $C_v$ приводит с ростом температуры к уменьшению (увеличению) значений $C_v$ от аналогичных значений, рассчитанных по полному спектру колебаний. Неравновесность состояний дефектного кристалла может приводить к отрицательным значениям теплоемкости при постоянном объеме.