Microstate и macrostate система

I. Основни понятия и принципи на статистическата физика.

Динамичен модел; статистическа закономерност; състояние на равновесие; микроскопско състояние на системата; макроскопичния състояние на системата; фаза пространство; конфигурация пространство; импулс пространство; представителна (фаза), точка; фаза траектория; Статистическа ансамбъл; функция на разпределение в пространството фаза; времето средна стойност на macroparameters (термодинамичните параметри); Ансамбълът средните (средна фаза) macroparameters стойност; преградна функция; функцията на разпределение; обемът на пространството фаза разпределени macrostate на системата; Система брой квантови състояния с енергия в диапазона от до; статистически независими държави на подсистемите; ентропия.

Мултипликативните собственост на обем фаза, броят на държавите; мултипликативна функция разпределение; Liouville уравнение; теорема Liouville е; връзка с функцията на разпределение на интегралите на движение; Liouville стойност теорема да обоснове статистически методи по физика; За разлика от статистиката в квази-класически сближаване с класическите статистически данни; обемът на фазата на клетката, съответстваща на квантово състояние на системата; Обратна връзка системи за смесване свойства с нестабилността на траекториите фаза; "Molecular хаоса" като специален случай на динамичен хаоса; Обратна връзка време средните стойности на macroparameters до средното течение на ансамбъл; microcanonical Gibbs разпределение; Гибс канонично разпределение в класическата статистика и квази-класически сближаване; физическия смисъл на модула за канонично разпределение; физичен смисъл на ентропията.

Работа независимо с препоръчва литература; идентифициране понятия от претенция 1; да може да се обоснове логично с помощта на математически инструменти на знания елементи от претенция 2; известната функция на Hamiltonian система за определяне фаза траектория; известното енергия (енергия интервал от до) на системата да определи подходящ обем фаза пространство и броя на квантови състояния (дегенерация); докаже теоремата Liouville е; намерят под формата на канонично разпределение на Гибс; състоянието на термично равновесие подсистеми да открие свързването на абсолютната температура с производно на енергията на ентропията.

Статистическа физика изучава физичните свойства на макроскопични обекти, състоящ се от голям брой частици. Такива частици могат да бъдат атоми, молекули, йони, фотони, фонони, и т.н. Има два начина за изучаване на тези обекти (макроскопски системи): термодинамични и статистически. Характерна особеност на метода термодинамична - идеята на атомната и молекулната структура на обекта не се използва. Това феноменологичната метод. Връзката феноменологични термодинамиката установено между наблюдавани в експерименти макроскопски количества (V, Т, Р, и т.н.). статистически метод на базата на модел (например, атомно и молекулно). Тя дава възможност за обосноваване на законите на термодинамиката, за да се установи границите на тяхната приложимост, за да се изведе уравнение на състоянието на различни макроскопски системи, изчисляване на конкретните стойности на термодинамичните количества за различни системи и т.н. Основната идея в статистическия физика е вероятностно разпределение.

В статистическата физика, видим с просто око система се смята за най-две нива на организацията на материята: при микро и макро ниво. Ето защо, статистическата обработка е по-дълбоко от термодинамична.

Microstate и macrostate на системата.

Ако се използва класическия модел на системата се проучва, микроскопски състояние се характеризира с обобщени координати () и генерализирана инерция () частици. (Тук N - броя на частиците в системата, е - брой на степените на свобода на единична частица). динамика на системата се определят от Хамилтонов и уравнения:

Макроскопско състояние на системата се определя от малък брой на термодинамичните параметри: обем, налягане, концентрация на веществото и т.н. Същата macrostate реализира голям брой microstates. Той се свързва тези два начина за описване един от основните принципи на статистическата физика, според която macrostate който се реализира Microstates-големият брой съответства на равновесното състояние на системата. Това ръководство се счита за статистическа теория на равновесието и (квази-статична) процесите на равновесие.

За визуално описание на състояния и процеси в областта на физиката често се използва геометрични методи. Един от тях - в образа на микроскопичен състоянието на системата във фаза пространство. Пространството фаза в статистическия физика наречен абстрактно пространство 2fN измервания (N - брой частици в системата, е - брой на степените на свобода на една частица), в която координатните оси са обобщени координатите на системата и частиците на импулси. Всяка точка съответства на определена фаза пространство microstate система. Тази точка се нарича фаза или изображение. Тъй като microstate на системата се променя през цялото време, описва изобразително точка на траекторията на фаза. Тази траектория характеризира развитието на microstate на системата.

Експериментално измерени макроскопски параметри, характеризиращи системата за равновесие, осреднено за интервал от време, съответстващ на фаза траекторията на системата. Например, когато налягането на газа се измерва по време на периода на наблюдение да се появят милиони атомни сблъсъци или вибрации:

Тук - средните макроскопски параметри зависят общи координати и импулси на частиците T - измерване на интервала от време. За да намерите на интеграл от дясната страна на (1), е необходимо да се знае, времевата зависимост на всички общи координати, варива и техните стойности в началния момент. За макроскопски системи, състоящи се от множество частици, това е невъзможно. Затова J. Гибс предложи да замени осреднен по време средната стойност на статистическия ансамбъл.