Microstatul și sistemul macrostări

Concepte de bază și I. principiile fizicii statistice.

model dinamic; regularitate statistică; stare de echilibru; starea microscopică a sistemului; starea de macroscopică a sistemului; spațiul fazelor; spațiu de configurare; spațiu impuls; reprezentațională punct (faza); traiectoria de fază; ansamblu statistic; Funcția de distribuție în spațiul de fază; timpul de valoarea macroparameters (parametri termodinamici) înseamnă; medie (faza medie) macroparameters valoare de ansamblu; Funcția de partiție; funcția de partiție; volumul spațiului fazei macrostare a sistemului alocat; Număr de sistem de stări cuantice cu energii în intervalul de la la; state independente statistic a subsistemelor; entropie.

proprietate multiplicativ de volum de fază, numărul de state; Funcția de distribuție multiplicativ; ecuația Liouville; Teorema lui Liouville; legătură cu funcția de distribuție a integralelor de mișcare; Liouville valoare teorema pentru fundamentarea metodelor de fizica statistica; Spre deosebire de statisticile din apropierea quasi clasice prin statistica clasică; volumul fazei a celulei corespunzătoare stării cuantice a sistemului; sisteme de feedback proprietăți cu instabilitatea traiectoriilor de fază de amestecare; „Haos molecular“, ca un caz special de haos dinamic; timp Feedback Valorile medii ale macroparameters la media pe un ansamblu; distribuție microcanonical Gibbs; Gibbs de distribuție canonică în statistica clasică și apropierea cvasi-clasică; sensul fizic al modulului de distribuție canonică; semnificația fizică a entropiei.

Lucra independent cu literatura recomandată; identifice concepte din revendicarea 1; să fie în măsură să justifice în mod logic, folosind instrumente matematice ale elementelor de cunoștințe din revendicarea 2; funcția cunoscută a sistemului hamiltonian pentru a determina traiectoria de fază; cunoscut energia (intervalul de energie la) sistemului determină volumul corespunzător al spațiului de fază și numărul stărilor cuantice (degenerării); dovedi teorema lui Liouville; găsiți forma de distribuție canonică Gibbs; starea subsistemelor de echilibru termic pentru a găsi conectarea temperaturii absolute cu un derivat al energiei entropiei.

fizica statistică studiază proprietățile fizice ale obiectelor macroscopice, constând dintr-un număr mare de particule. Astfel de particule pot fi atomi, molecule, ioni, fotoni, fononi etc. Există două metode de a studia astfel de obiecte (sisteme macroscopice): termodinamice și statistică. O trăsătură caracteristică a metodei termodinamice - ideea structurii atomice și moleculare ale obiectului nu este utilizat. Această metodă fenomenologic. Conexiunea termodinamicii fenomenologice stabilită între observate în experimente cantități macroscopice (V, T, P, etc.). Metoda statistică bazată pe un model (de exemplu, atomic și molecular). Acesta oferă o oportunitate de a justifica legile termodinamicii, pentru a stabili limitele de aplicabilitate a acestora pentru a deduce ecuația de stare a diferitelor sisteme macroscopice, se calculează valorile specifice ale cantităților termodinamice pentru o varietate de sisteme, etc. Conceptul de bază în fizica statistică este o distribuție de probabilitate.

În fizica statistică, sistem macroscopic este considerat la două niveluri de organizare a materiei: la nivel micro și macro. Prin urmare, tratamentul statistic este mai adâncă decât termodinamic.

Microstatul și macrostare a sistemului.

Dacă utilizați modelul clasic al sistemului studiat, starea microscopică se caracterizează prin coordonatele generalizate () și particule) (impuls generalizat. (Aici N - numărul de particule din sistem, f - numărul de grade de libertate a unei singure particule). Dinamica sistemului este determinat de hamiltonianul și ecuațiile:

starea macroscopică a sistemului este determinată de un număr mic de parametri termodinamici: volum, presiune, concentrația substanței etc. Același Macrostarea a implementat un număr mare de microstările. Se conectează aceste două moduri de a descrie unul dintre principiile de bază ale fizicii statistice, potrivit cărora macrostării care se realizează microstările cel mai mare număr corespunde stării de echilibru a sistemului. Acest manual este considerat teoria statistică a echilibrului și a proceselor de echilibru (quasistatic).

Pentru o descriere vizuală a statelor și a proceselor în fizică se utilizează adesea metode geometrice. Unul dintre ei - imaginea stării microscopice a sistemului în spațiul fazelor. Spațiul de fază în fizica statistică numit spațiu abstract măsurători 2fN (N - numărul de particule din sistem, f - numărul de grade de libertate a unei particule) în care axele de coordonate sunt coordonatele generalizate ale sistemului și particulele impulsuri. Fiecare punct corespunde unui anumit sistem spațial faze microstare. Acest punct se numește faza sau pictoriale. Deoarece microstatul sistemului se schimbă tot timpul, descrie punctul pictural al traiectoriei de fază. Această traiectorie caracterizează evoluția microstatul sistemului.

Parametrii macroscopici măsurate experimental ce caracterizează sistemul de echilibru, în medie pe un interval de timp care corespunde traiectoriei de fază a sistemului. De exemplu, atunci când presiunea gazului se măsoară timpul de observare pentru a produce milioane de ciocniri atomice sau vibrații:

Aici - parametru macroscopic coordonatele generalizate dependente medii și impulsuri ale particulelor T - măsurarea intervalului de timp. Pentru a găsi integrala de pe partea dreaptă a (1), este necesar să se cunoască dependența de timp a tuturor coordonatelor, impulsurile generalizate și valorile lor la momentul inițial. Pentru sistemele macroscopice care constau dintr-un număr mare de particule, este imposibil. De aceea J. Gibbs a sugerat să înlocuiască valoarea medie medie în funcție de timp a ansamblului statistic.