Temperatuurierinevust

Temperatuurierinevust is een theoretisch concept binnen de thermodynamica en materiaalkunde dat beschrijft hoe een systeem met meerdere metastabiele toestanden reageert op temperatuursfluctuaties. Het begrip legt de nadruk op de verdeling van toestanden naarmate de temperatuur verandert en op hoe die verdeling de macrometingen zoals fase, kleur of geleidbaarheid beïnvloedt. Het gaat om de balans tussen entalpieverschillen en entropie bij het bepalen van de toestandenselectie over een temperatuurreeks.

De term is een neologisme, opgebouwd uit temperatuur en een fictieve achtervoeging die in sommige theoretische teksten wordt gebruikt om een eigenschap of toestand aan te duiden.

Wanneer een systeem discrete toestanden i heeft met energies E_i en waarnemingen O die afhankelijk zijn van de toestand, volgen de toestandskansen P_i(T) ∝ exp(−E_i/k_B T) en is ⟨O⟩ = Σ_i O_i P_i(T). De temperatuursgevoeligheid van de waarneming is ∂⟨O⟩/∂T = (1/(k_B T^2)) [⟨EO⟩ − ⟨E⟩⟨O⟩]. De temperatuurgevoeligheid kan ook worden uitgedrukt met de susceptibiliteit χ_T = ∂⟨O⟩/∂T of met toestandsspecifieke S_i = ∂P_i/∂T. De term ontbreekt echter aan een genormeerde definitie en wordt vooral informeler gebruikt om systemen met grote gevoeligheid te vergelijken.

Toepassingen liggen onder meer in faseveranderingsmaterialen, polymeren en nanoschaalapparaten. Temperatuurierinevust fungeert als hulpmiddel bij het beoordelen van stabiliteit onder thermische cycli, het ontwerpen van systemen met gecontroleerde thermische hysterese en snelle temperatuurgestuurde schakelingen.

Er is geen vaste standaard voor de definitie of meetmethode, waardoor interpretatie varieert. De term kan gemakkelijk verwarring opleveren met bestaande concepten zoals thermodynamische gevoeligheid of warmtecapaciteit. Nauwkeurige definities zijn nodig afhankelijk van de observabele en context.

Zie ook thermodynamica, fasetransities, calorimetrie, niet-evenwichtige thermodynamica.