TERMODYNAMIKA STATYSTYCZNA, podzielone statystyczne. fizyka, wiążąca prawa termodynamiki na podstawie praw oddziaływań. ten system przechowywania cząstek Ruhu. W przypadku systemów na równie ważnej stacji termodynamika statystyczna pozwala na obliczenie potencjałów termodynamicznych, rejestrację poziomu stacji oraz obliczenie potencjałów fazowych i chemicznych. równy. Niejednolicie ważna termodynamika statystyczna daje przypisanie spivvіdnoshen (poziomy przenoszenia energii, pędu, masy i yogo umysłów granicznych) i pozwala obliczyć scho, które należy uwzględnić w równaniu przeniesienia kinetyki. współczynniki. Termodynamika statystyczna określa wielkości. zv'azok mizh mikro- i makro-power fiz. ten chem. systemy. Metody Rozrahunkova i statystyczna termodynamika vikoristovuyutsya na wszystkich takich liniach. teoretyczny chemia.
Podstawowa znajomość. Do celów statystycznych. Opis makroskopowy. systemów J. Gibbsa (1901) proponowano, aby zdobyć zrozumienie statystyki. zespół i przestrzeń fazowa, co pozwala na wykonanie zadań metody i teorii imovirnosti. Statystyczny ensemble-sukupnіst to ogromna liczba tych samych systemów, wiele innych. cząstki (tj. „kopie” analizowanego układu), które przy tej samej stacji makro staną się kolejnymi parametrami; mikrostan systemu można nim odświeżyć. Główny statystyczny zespół-mikrokanoniczny, kanoniczny, grand kanoniczny. i izobaryczno-izotermiczne.
Mikrokanoniczny. zespół Gibbs vikoristovuyuchi podczas badania układów izolacyjnych (które nie wymieniają energii E z nadmiarowym ośrodkiem), który może być stałą V i liczbą identycznych cząstek N (parametry E, V i N staną się układem). Kaliniwka. Do opisu układów stałej komunikacji, które znajdują się w równowadze termicznej z obecnym ośrodkiem (abs. t-ra T) o stałej liczbie cząstek N (parametry V, T, N), wybrano Gibbs Ensemble. Wielki kanon. Zespół Gibbsa został wybrany do opisu układów krytycznych, które znajdują się w równowadze termicznej z dużym ośrodkiem (t-ra T) oraz w równowadze materiałowej z rezerwuarem cząstek (zachodzi wymiana wszelkiego rodzaju cząstek poprzez „ściany” do wydobycia systemu o objętości V). Stanę się parametrami takiego układu V, T i m - potencjałem chemicznym cząstek. Izobaryczno-izotermiczny. Gibbs Ensemble został wybrany do opisu systemów, które są termicznie i trudne. równy środkowi navkolyshnim przy stałym ciśnieniu P (parametry będą T, P, N).
Przestrzeń fazowa statystycznego przestrzeń mechaniczno-bagatomiczna, której osiami są wszystkie zawężone współrzędne q i і połączone z nimi impulsami p i (i = 1,2, ..., M) systemu z M stopniami swobody. W przypadku układu składającego się z atomów N, q i і p i powinno podawać współrzędne kartezjańskie składowej pędu (a = x, y, z) atomu j і M = 3N . Zbiór współrzędnych i impulsów jest oznaczony przez q i p w sposób spójny. Stacja systemu jest reprezentowana przez punkt w przestrzeni fazowej ekspansji 2M, a zmiana stanie się systemem w godzinie lub chwili punktu linii vzdovzh, dźwięk. trajektoria faz. Do celów statystycznych. Opis systemu zostanie wprowadzony w celu zrozumienia fazy obsyagu (elementu obowiązku przestrzeni fazowej) oraz funkcji podpodziału f (p, q), charakteryzującej szerokość nierucho- mości punktu, która przedstawia stan układu, elementy przestrzeni fazowej w pobliżu punktu o współrzędnych p, q. Mechanika kwantowa ma fazowe zobowiązanie do zrozumienia energii dyskretnej. widmo systemu obsyagu końca linii, tk. obóz małej części nie jest określony przez impuls i współrzędne, ale przez funkcję hvila, która jest w stacjonarnej dynamice. system młyna vіdpovіdaє energyh. widmo stacji kwantowych.
Funkcja dzielenia klasyczny System f(p, q) charakteryzuje elastyczność implementacji tego mikroStanę się (p, q) elementem obsyagu DG przestrzeni fazowej. Imovirnist perebuvannya N cząstki w nieskończenie małej niejasności przestrzeni fazowej to więcej:
de dГ N - element połączenia fazowego układu w jednostkach h 3N h-stała Planck; dilnik N! vrakhovu te scho, scho permutacja identyczności. cząstki nie zmieniają systemu. F-tsiya rozpodіlu vіdpovіdaє umovі normalizacja t f(p, q)dГ N = 1, ponieważ system jest autentycznie znany K.-L. stają się. Dla systemów kwantowych funkcja rozpodіlu definiuje imovirnіst w i , N znahodzhennya system cząstek N w stacji kwantowej, który jest określony przez zbiór liczb kwantowych i , z energią E i,N dla normalizacji umysłu
Średnia wartość w czasie t (tobtonieskończenie mały odstęp godzin od t do t + dt) jest dowolnym fizycznym. wartości A(p, q), które są f-tsієyu współrzędnych i impulsami wszystkich części systemu, dla dodatkowych f-tsії rozpodіl są obliczane zgodnie z regułą (w tym i dla nieistotnych procesów ):
Całkowanie po współrzędnych odbywa się dla całego systemu, a całkowanie po impulsach w - , do +, . Młyn termodynamiczny. System Rivnovagi przesunął się jaka intera t: , . Dla równie ważnego stannіv f-tsії rozpodіlu vynachayutsya bez systemu magazynowego cząstek vіrіshennya ur-nya ruhu. Widok tych funkcji (ten sam dla systemów klasycznych i kwantowych) przedstawił J. Gibbs (1901).
Na mikrokanonicznym zespoły Gibbsa wszystkie mikrostany z daną energią E rіvnoymovirnі w f-tsіya rozpodіlu dla klasich. systemy mogą wyglądać:
f(p,q) = A D,
de d - delta Diraca, H(p, q) - funkcja Hamiltona, która jest sumą kinetyki. ten potencjał. energia małych cząstek; postіyna A jest wybrana dla zrozumienia normalizacji f-tsії f(p, q). Dla układów kwantowych, z dokładnością ustalenia stanu kwantowego, który jest ważniejszy niż wartość DE, możliwe jest do częstości nieistotności między energią a godziną (między pędem a współrzędną cząstki), f-tsiya w (E k) \u003d -1 (E k) = 0, więc E k< Е и E k >E + D E. Rozszerzenie g(E, N, V)-t. dźwięk statystyczny vaga, scho dorivnyuє kіlkosti quantum stanіv w energii. piłka D E. Ważna termodynamika statystyczna spіvvіdnoshennia - łączy system entropii z statystycznym. wóz:
S(E, N, V) = kng(E, N, V)
W kanonicznym zespoły Gibbsa stabilność istotności układu w mikrostanie, którą wyznaczają współrzędne i impulsy wszystkich cząstek N lub wartości E i,N, może wyglądać następująco: f(p, q) = exp (/kT); w i,N = exp[(F - E i,N)/kT],de F-wolne. energia (energia Helmholtza), która powinna być zdeponowana w wartości V, T, N:
F = -kTlnZN ,
de Z N-stat. suma (w czasie systemu kwantowego) statystyka chi. całka (w czasach systemów klasycznych), które są określone przez normalizację umysłu f-tsіy w i, N lub f (p, q):
Z N = m exp[-H(p, q)/kT]dpdq/(N!h 3N)
(Suma nad r jest przejmowana przez wszystkie stany kwantowe układu, a całkowanie odbywa się w całej przestrzeni fazowej).
W Wielkim Kanonie. zespoły Gibbsa f-tsiya rozpodіlu f(p, q) i statystyki. suma X
de W-termodynamiczny potencjał, który należy zdeponować w postaci zmian V, T, m W іzobarno-іzothermіch. zespoły Gibbs suma Q, ponieważ wyróżnia się z umysłu normy, przyjrzeć się:
de G-energia układu Gibbsa (potencjał izobaryczno-izotermiczny, entalpia swobodna).
Do obliczeń termodynamiki f-tsії może zwyciężyć, niezależnie od tego, czy jest to róża: smród jest równy jeden do jednego i są podobne do różnych fizycznych. umysły. Mikrokanoniczny. rozpodil Gol Gibbsa zastosovuєtsya. przyb. w teorii podejmować właściwe kroki. Ze względu na konkretne zadania rozważane są zespoły, w których przyjęto wymianę energii z medium (kanoniczny i izobaryczno-izotermiczny) lub wymianę energii i cząstek (wielki zespół kanoniczny). Reszta nadaje się szczególnie do nawożenia fazowego i chemicznego. równy. Statystyczny sumy Z N і Q pozwalają nam wyznaczyć energię Helmholtza F, energię Gibbsa G, a także termodynamikę. Wyspy Świętego Układu z zachowaniem zróżnicowania statystycznego. sumi dla parametrów vіdpovіdnimi (dla rozrakhunku 1 mol in-va): ext. energia U = RT 2 (9 lnZ N /9 T) V , entalpia H = RT 2 (9 lnQ/9 T) P , entropia S = RlnZ N + RT(9 lnZ N /9 T) V = R ln Q + RT(9 ln Q/9 T) P , pojemność cieplna przy stałym ciśnieniu V = 2RT(9 lnZ N /9 T) V + RT 2 (9 2 lnZ N /9 T 2) V , pojemność cieplna przy stałym ciśnieniu С Р = 2RT (9 lnZ N /9 T) P + + RT 2 (9 lnZ N /9 T 2) P itd. Odp. wszystkie wartości ci gromadzą się i są statystyczne. sens. Tak więc energia wewnętrzna jest pobierana ze średniej energii układu, co pozwala zobaczyć pierwszą kolbę termodynamiki jako prawo zachowania energii w Rosji, układ cząstek; zło. energia jest powiązana ze statystyką. suma układu, entropia-z liczba mikrostacji g w danej makrostacji lub statystyczna. vaga macrostan, ja, później, z yoga imovirnistyu. Poczucie entropii, jako świat imovirnosti, uratuję sto pięćdziesiąt (nieważnych) pozycji. Na stanowisku o równej entropii isolir. system może mieć maksymalną możliwą wartość podczas ustawiania połączenia. umysły (E, V, N), tobto równie ważny obóz є naib. możliwy obóz (z maks. statystyką wagonu). Dlatego przejście ze stanu nieważnego do stanu równie ważnego jest procesem przejścia ze stanu mniejszego do stanu większego. U kogo poligaє statystyczny. sens prawa wzrostu entropii, zgіdno do pewnego rodzaju entropii układu zamkniętego, można tylko zwiększyć (div. Kolejna kolba termodynamiki). W t-ri abs. system zerowej skóry perebuvaє w głównej mierze. stani, w którym w 0 = 1 i S = 0. Zestalanie Tse jest trzecią kolbą termodynamiki (div. Twierdzenie termiczne). Jasne jest, że z jednoznacznej definicji entropii należy przyspieszyć opis kwantowy, ponieważ w klasycznym statystyka entropii m. b. wyznaczany tylko z dokładnością do wystarczającego dodanku.
Idealne systemy. Statystyka Rozrahunoka. suma większej liczby systemów є składanych zadań. Vaughn poprosi różne firmy gazowe o wniesienie potencjału. Energia za pełną energię systemu może być doładowana. W ten sposób liczba funkcji f-tsіya raspodіlu f (p, q) dla cząstek N idealnego układu jest wyrażona przez dodatkowe funkcje pojedynczych cząstek f-tsіy podіlu f 1 (p, q):
Rozpodіl cząstki na mikrostanami, aby wpaść w hny kіnetich. energia i rodzaj kwantowego sv-w układzie, umovleniyaim identyczność części. W mechanice kwantowej wszystkie części dzielą się na dwie klasy: fermiony i bozony. Rodzaj statystyki, której podrzędy często się powtarza, jednoznacznie pasuje do ich spinu.
Statystyka Fermiego-Diraca wskazuje na różnicę w systemie totalności. cząstki o obrotach 1/2, 3/2,... w jednostkach ђ = h/2p. Chastka (lub quasi-cząstka), która podporządkowuje statystyce znaczenie, dźwięk. fermion. Elektrony w atomach, metale i przewodniki, jądra atomowe o niesparowanej liczbie atomowej, atomy o niesparowanej różnicy liczby atomowej i liczby elektronów, quasi-cząstki (na przykład elektrony i dirks w ciałach stałych) są cieńsze od fermionów. Statystyka Tsya została zaproponowana przez E. Fermiego w 1926 r.; tego samego losu P. Dirak z'yasuvav її kwant. sens. To znaczy, funkcja Hvila układu fermionów jest antysymetryczna. znak zminyuє svіy, gdy permutacja współrzędnych i obrót przypominają parzystość identyczności. cząstki. Stan kwantowy skóry może mieć nie więcej niż jedną cząstkę (zasada dywizji Pauliego). Średnia liczba cząstek n i gazu doskonałego fermionów, które są dokupywane na stacji z energią E i, jest określona przez funkcję podpodziału Fermi-Diraca:
n i = (1 + exp [(E i - m)/kT]) -1 ,
de i-zbiór liczb kwantowych, które charakteryzują młyn części.
Statystyka Bosego-Einsteina definiuje systemy totologii. cząstki o zerowym lub nieskończonym spinie (0, ђ, 2ђ, ...). Część lub quasi-cząstka, która podporządkowuje statystyce znaczenie, dźwięk. bozon. Ta statystyka została zaproponowana przez Sh. Bose (1924) dla fotonów i potwierdzona przez A. Einsteina (1924) przez setki cząsteczek gazu doskonałego, które są postrzegane na przykład jako cząstki magazynowe z pary fermionów. jądra atomowe z parą całkowitej liczby protonów i neutronów (deuteron, jądro 4 Niezbyt cienkie). Przed bozonami można też zobaczyć fonony w litym i rzadkim 4 He, ekszony w przewodnikach i dielektrykach. Funkcja systemu Chwilowa jest symetryczna zgodnie z permutacją parzystości identyczności. cząstki. Liczba stanów kwantowych nie jest niczym ograniczona. w jednym obozie może być dużo cząstek. Średnia liczba cząstek gazu doskonałego n i bozonów, które są wykorzystywane w stacji o energii E i, opisuje funkcja Bosego-Einsteina:
n i = (exp [(E i - m)/kT]-1)-1.
Statystyka Boltzmanna, nazwijmy ją statystyką kwantową, jeśli możemy oprzeć się efektom kwantowym. wysoka wieża). Widać w nim, że rozkład gazu doskonałego za impulsami i współrzędnymi znajduje się w przestrzeni fazowej jednej cząstki, a nie w przestrzeni fazowej wszystkich cząstek, jak w przypadku rozkładu Gibbsa. Jaka minimalna. sama przestrzeń fazowa obsyagu, scho maє shіst vimiryuvan (trzy współrzędne i trzy rzuty pędu cząstki), najwyraźniej do kwantu. spіvvіdshennyam neviznachenosti , nie możesz wybrać mniejszej umowy, nizh h 3 . Średnia liczba cząstek n i gazu doskonałego, które są dokupywane na stacji z energią E i, opisuje funkcja Boltzmanna:
n ja = exp [( m-Ei)/kT].
W przypadku części, takich jak ruhayutsya dla praw klasyki. mechanika w fabryce. silny. pole U(r), jest statystycznie równe funkcji rozpodіlu f 1 (p, r) dla impulsów p i można zobaczyć współrzędne r cząstek gazu doskonałego:f 1 (p, r) = A exp (- [p 2 / 2m + U (r)] / kT). Tutaj p 2/2m-kinetyczny. energia cząsteczek o masie w, stała A jest obliczana dla normalizacji umysłu. Tsey viraz często brzmi. rozpodіl Maxwell-Boltzmann i razpodіl Boltzmann zv. funkcjonować
n(r) = n 0 exp[-U(r)]/kT],
de n(r) = t f 1 (p, r) dp - szerokość liczby cząstek w punkcie r (n 0 - szerokość liczby cząstek bez idealnego pola). Rozpodil Boltzmann opisuje rozpodіl kretchłodne w polu grawitacji (barometryczne f-la), cząsteczki i wysoce rozproszone cząstki w polu sił wodnych, elektrony w przewodnikach niewirogennych, a także vicorist dla jonów rozrahunka rospodil w rozbavl. roztwory elektrolitów (w polu i na kordonie z elektrodą) itd. Przy U(r) = 0, rozpodil Maxwella - Boltz-mann podąża za rozpodilem Maxwella, który opisuje rozpodil dla cząstek swidkost, które znajdują się w statystyczny. równy (J. Maxwell, 1859). Zgіdno z tsm rozpodіl, ymovіrne liczba cząsteczek w jedności objętości składników płynności, które leżą w przedziałach od u i do u i + du i (i \u003d x, y, z), oznacza f-tsієyu:
Rozpodіl Maxwell nie leży w vzaєmodіy. między cząstkami i dotyczy to nie tylko gazów, ale także rіdins (ponieważ klasyczny opis jest dla nich możliwy), ale także cząstek Browna, które są ważne w rіdіnі i gazach. Yogo vikoristovuyut dla pіdrakhunku liczba cząsteczek gazu zіtknen między sobą w trakcie chemii. p-tsії i z atomy pov-stі.
Ilość za obozami cząsteczki. Statystyczny suma gazu doskonałego w canonich. zespoły Gibbsa wyrażane są poprzez sumę za obozami jednej cząsteczki Q 1:
de E i - energia i-tego poziomu kwantowego cząsteczki (i = Około równe zerowemu poziomowi cząsteczki), g i -statystyka. vaga i-tego równego. W tym samym czasie możesz zobaczyć wiele elektronów, atomów i grup atomów w cząsteczce i możesz zwinąć wiele cząsteczek jako całe wzajemne połączenie, proteo może być w przybliżeniu niezależne. Todi sum dla obozów cząsteczki m. b. Przedstawia się tworzenie wielu magazynów, połączonych schodami. ruhom (post Q) i z vnutrіshnyomol. Rukhami (Q wew):
Q 1 \u003d Q post Q ext, Q post \u003d l (V / N),
de l = (2p mkТ/h2) 3/2 . W przypadku atomów Q ext jest sumą stanów elektronowego i jądrowego atomu; dla cząsteczek Q ext - suma elektronowej, jądrowej, colivan. kręcę się. twarzowy W obszar t-r od 10 do 10 3 Przed dźwiękiem zwycięzców opisano opisy, w których skóry z wyznaczonych rodzajów ruhu można zobaczyć niezależnie: Q vn \u003d Q ate · Q otra · Opakowanie Q · Q count / g, de g - liczba symetrii, równa liczbie całości. konfiguracje, które są obwiniane za owijanie cząsteczek, które składają się z tych samych atomów lub grup atomów.
Suma za obozami ruchu elektronicznego Q zjadła więcej statystyk. Wagi R t główne. elektroniczna staje się cząsteczką. U bogatych. wahania głównych ród nie dziewic i blask najbliższych przebudzonych środków rіvnya. energia: (P t \u003d 1). Jednak na przykład w wielu zachowaniach. dla cząsteczki O 2, Pm = h, w większości. moment liczby cząsteczek ruhu vіdmіnniy vіd zero i maє mіsce vіrodzhennya energіchnyh rivnіv i energії zbudzhenih stanіv m. b. zakończyć nisko. Kwota za obozy Q jest obrzydliwa, oszalała odrodzeniem spinów nuklearnych, kochanie:
de s i -spin jądra atomu i, tvir jest brany pod uwagę dla wszystkich atomów cząsteczki. Kwota pieniędzy za obozami. ruhucząsteczki de v i -częstotliwościmałe kolivany, 
n to liczba atomów w cząsteczce. Suma, aby młyny się skręciły. Upadek bogatej cząsteczki atomowej z dużymi momentami bezwładności można zaobserwować klasycznie [obserwacja wysokotemperaturowa, T/qi 1 de qi = h 2 /8p 2 kI i (i = x, y, z), to jest moment bezwładności głowicy owijający się wokół osi i]: Q BP \u003d (p T 3 / qxqyqz) 1/2. Dla cząsteczek liniowych z momentem bezwładności I statystyka. suma Q vr \u003d T / q de q \u003d h 2 / 8p 2 * kI.
Kiedy rozrahunkah przy t-rah wyższym niż 103 Aż trzeba chronić anharmonizm rozszczepienia atomów, skutki oddziaływania. kolyvannya. kręcę się. kroki wolności (dw. molekuły Non-zhorstki), a także wielość stacji elektronicznych, populacja przebudzeń itp. niskie temperatury(Poniżej 10 K) konieczna jest korekcja efektów kwantowych (szczególnie dla cząsteczek dwuatomowych). Tak, zakręć. Strukturę heterojądrowej cząsteczki AB opisuje f-le:
l-liczba rotacji Stanę się, a dla cząsteczek homojądrowych A2 (szczególnie dla cząsteczek wody H2, deuteru D2, trytu T2) jądrowego i owiniętego. krok swobody interakcji. przyjacielz przyjacielem: Q jest obrzydliwe. obrót Q otrut · Q rot.
Znajomość sumy cząsteczek znajdujących się za obozami pozwala rozwinąć termodynamikę. sv-va іdealnogo gaz i suma idealnych gazów, w tym. stałe chemiczne. równy, równie ważny etap cienkiej jonizacji. Ważna wartość teorii abs. Swidkosti r-tsіy może mozhlivіst rozrahunku stałe równe procesowi osviti aktivіr. złożone (obóz przejściowy), ponieważ wydaje się, że jest to modyfikacja. część, jeden s kolivan. kroki wolności zostały zastąpione krokiem wolności chodzenia. pośpiech.
Niedoskonałe systemy. W prawdziwych gazach molekuły oddziałują na siebie. jeden z jednym. I tutaj suma dla obozów zespołu nie zaczyna się do dołu sumy dla obozów ośmiu cząsteczek. Co myślisz, co myślisz. wspólny mod. nie wylewaj do środka. Stanę się cząsteczkami statystycznymi. suma systemu w klasycznym. bliskość dla gazu, który składa się z identyczności N. cząsteczki, mogą wyglądać:
de 
Tutaj<2 Konfiguracja N. całka, która vrakhovuє vzaєmod. molekuły. Naib, często potencjalny. Energia cząsteczek U jest rozpatrywana jako suma potencjałów par: U = =de U(r ij) - środek potencjału. siła do kładzeniaVіdstanі r ij między cząsteczkami i i j. Vrakhovuyt również bogaty w wkłady do potencjału. energia, efekt orientacji cząsteczek jest słuszny. Konieczność konfiguracji rozrahunka. zintegrowany vinikaє pіd godzina rassglyadu, czy jakikolwiek skraplacz. faz i między fazami. Dokładnie szczyt zadania. jest to praktycznie niemożliwe, więc do analizy statystycznej. suma i wszystko termodynamiczne. sv-in, oberzhuvanih іz statistich. sumi diferentiyuvannyam dla parametrów vіdpovіdnimi, rozkład vikoristovuyut. pobliskie sposoby.
Vіdpovіdno do t. Do metody rozkładów grup standardem systemu jest spojrzenie na całość kompleksów (grup), która opiera się na różnej liczbie cząsteczek i konfiguracjach. Całka dzieli się na szereg całek grupowych. Taki pidkhid pozwala odkryć, czy jesteś termodynamiczny. f-tsіyu prawdziwy gaz jaka niski dla kroków schіlnostі. max. ważna spіvvіdnoshennia tego rodzaju - stanie się vіrialne ur-nya.
Dla teorii inwentaryzacja sv-v schіlnih gazіv, rіdin і solid іl, rozchinіv neelektrolіtіv і elektrolіtіv і inter razdіlu w systemach tsikh bolsh zruchnym, nizh pryay rozrahunok statistich. sumoyu є metoda n-częściowych funkcji rozpodіlu. Nowy zastępca ma statystyka. vaga skóry zostanie naprawiona. energia zwycięskich spіvvіdnoshennia mіzh f-tions rozpodіlu f n , yakі charakteryzują fluktuacje cząstek znakhodzhennya jednocześnie w punktach w przestrzeni o współrzędnych r 1 ,..., r n ; dla n = N f N = b f (p, r) dp (tu i poniżej q i = r i). Funkcja jednoczęściowa f 1 (r 1) (n \u003d 1) charakteryzuje pogrubienie rozpodіl na wyspach. Do okresowych ciał stałych. f-tsiya iz maxima w węzłach kryształu. Struktury; dla gazіv lub rіdin bez wew. pole stało się wartością równą makroskopowej. Rzeka Gustini in-va. Dvochastkova f-tsiya rozpodіlu (n = 2) charakteryzuje imovirnіst znakhodzhennyadwie cząstki w punktach 1 i 2; funkcja korelacji g (|r 1 - r 2 |) = f 2 (r 1, r 2) / r 2, która charakteryzuje wzajemną korelację w rozkładzie cząstek. Odpowiednie informacje są podane przez rentgenowską analizę strukturalną.
F-tsії rozpodіlu rozmіrnostі n n n + 1 system poov'yazanі neskіchennoy іntegrodifference scho zacheplyuyutsya. ur-nіy Bogolyubov-Born-Grіn-Kirkvud-Іvon, którego rozwiązanie zostało podjęte powierzchownie gładko, do tego efekty korelacji między cząstkami vrakhovuyut wprowadzonymi przez rozkład. przybliżenia, tak jakby oznaczały, w pewnym sensie, f-tsiya f n jest wyrażane przez f-tsії mniej zaciemnienia. Odp. Zepsuty grudzień przybliżenie metod rozrahunka f-tsіy f n , a przez nie - wszystkie termodynamiczne. Wskaźniki w analizowanym systemie. max. stosuvannya może być blisko Percus-Ievka i hyperchain.
Modele rozwiązań skraplacza. zapoznaj się z termodynamiką patrząc na praktycznie wszystkie fizyczne i chemiczne. zadania. Cały system podzielony jest na regiony lokalne o charakterystycznej wielkości rzędu cząsteczki u 0 . Zagalom w różnych modelach ekspansji lokalnego obszaru m. b. lubię więcej, więc mniej u 0; zdebіlshoy smród zbіgayutsya. Przejście do dyskretnego podziału cząsteczek w przestrzeni jest znacznie łatwiejszym rozkładem pіdrahunok. konfiguracja cząsteczek. Modele Gratkov vzahovuyut vzaєmod. cząsteczki jedna po drugiej; energia interakcji. opisuje energię parametry. W przypadku wielu modeli vipadkіv gratkovі pozwalają na dokładne decyzje, które pozwalają ocenić charakter zastępczego podejścia. Z ich dodatkowo możliwego widoku bogatego i specyficznego. vzaєmod., orientacja. efekty itp. Modele Gratkova są głównymi modelami w opracowywaniu i wdrażaniu badań stosowanych w dziedzinie nieelektrolitów i polimerów, przemian fazowych, zjawisk krytycznych i układów wysoce niejednorodnych.
Metody numeryczne wyznaczania termodynamiki. sv-in nabuvayut daedals o większym znaczeniu na świecie do obliczania rozwoju. technologia. Metoda Monte Carlo posiada bezpośrednią analizę bogatych całek, co pozwala na uzyskanie danych statystycznych. środkowa strażwartość A(r1.....r N) dla be-yakim zі statystycznego. zespoły(Na przykład A to energia systemu). Tak więc w kanonie. zespoły termodynamiczne. średnia może wyglądać:
Duńska metoda zastosovuetsya praktycznie do wszystkich systemów; Utrzymanie dodatkowej średniej wartości dla obmezhenih obsyagіv (N = 10 2 -10 5) jest dobrym przybliżeniem opisu makroskopowego. obiekty mogą być oglądane jako dokładne wyniki.
W metodzie języka. Dynamika ewolucji będzie systematycznie rozważana pod kątem dodatkowego numerycznego całkowania równań Newtona dla części poszycia steru (N = 102-105) przy danych potencjałach oddziaływania międzyczęściowego. Równe charakterystyki układu są ustalane podczas uśredniania trajektorii fazowych (za przesunięciami i współrzędnymi) na wielkim zegarze, po ustaleniu Maxwellowskiego rozkładu cząstek za przesunięciami (tzw. okres termalizacji).
Obmezhennya w vikoristanny w głównych metodach numerycznych. są określane przez możliwości EOM. Specjalista. Oblicz. priyomi pozwalają na składanie ominati, pov'yazanі z tim, scho nie jest prawdziwym systemem, ale małą obsyagą; Jest to szczególnie ważne przy zarządzaniu potencjałami interakcji dalekiego zasięgu, analizie przejść fazowych itp.
Kinetyka fizyczna - rozszczepienie statystyczne. fizyka, która opisuje spivvіdnuvannya termodynamiki procesów nieodwracalnych, która opisuje transfer energii, pędu i masy, a także napływ na qi procesu zovnіsh. podlewanie Kinetich. współczynniki makroskopowe. Wskaźniki soczystego ośrodka, który oznacza odłogiem strumieni fiz. wielkości (ciepło, pęd, składowe masy i cale) inwywołać przepływ gradientów t-ri, stężenia, hydrodynamiki. prędkość i inne. Konieczne jest rozróżnienie między współczynnikami Onsagera, ponieważ są one zawarte w równaniu pokazującym przepływy z termodynamiki. siły (termodynamika. poziom Rukh) i współczynniki przenikania (dyfuzja, przewodność cieplna, rzadka lepkość), które wchodzą do poziomu transferu. Pierwszy m.b. wyrażenia przez innych o pomoc spіvvіdnoshen mіzh makroskopich. cechy systemu, które można uznać za tylko współczynniki. przeniesione.
Do makroskopowej rozrahunki. coef. Niezbędne jest uśrednienie przeniesienia nad możliwości wykonania czynności elementarnych do przeniesienia na dodatkową nieistotną funkcję. Ten, kto analizuje, ma ból głowy. rodzaj f-tsії rozpodіlu f(r, q, t) (t-h) nevidomy (na vіdmіnu vіd іvnоvnаnіїї stan sistem, jak opisєyu f-tsії rozpodіlu Gibbs, obrazhuvanih w t : , ). Patrzymy na n-części f-tsії rozpodіlu fn (r, q, t), więc odejmujemy f-tsіy f (p, q, t) uśrednione względem współrzędnych i impulsów drugiego (N - n) cząstki:
Їx m. b. opracowano system poziomów, który pozwala opisać niektóre z nierównych stanów. Systemy Virіshennya tsієї ur-nіy duzhe złożone. Z reguły kinetyczny teoria gazów i gazopodobnych quasi-cząstek w ciele stałym (fermiony i bozony) jest mniejsza niż poziom dla funkcji pojedynczej cząstki rozpodila f 1 . Przy przyznaniu się do istnienia korelacji między obozami dowolnych cząstek (hipoteza młodości o chaosie) odbierany jest tzw. dźwięk. kinetyczny ur-nya Boltzmann (L. Boltzmann, 1872). Tse ur-nie vrakhovuє zminu f-tsii rozpodіlu cząstki pіd vplyom ext. siły F(r, t) i pary cząstek między cząstkami:
de f 1 (u, r, t)zіtknennya, f "1 (u", r, t) i-f-tsії rozpodіlupo ciszy; u ja-ostrość cząstek przed zіtknennya, u "i - gładkość tych samych cząstek po zіtknennya, і = |u -|-moduł do wprowadzenia. ostrość cząstek, które są zіshtovhuyutsya, q - kut mizh vіdnosit. , s (u,q)dW - różnicowy efektywny przekrój rozkładu cząstek na ciele wyciętym dW w laboratoryjnym układzie współrzędnych, który powinien być zdeponowany zgodnie z prawem interakcji cząstek vіdpovіdna pritsіlna vіdstan i azymuthal kut lіnії tsentrіv ): s dW = bdbde, a cząsteczki rozglyadayutsya jaka centrum mocy potentsіalom scho depozyty od vіdstanі viraz dla diferentsіalnogo efektivnosti pererіzu otrimuyut na osnovі kvantovoї mehanіki, z urahuvannya efekt.
Jak system idzie do statystyki. równy , integralny zіtknen Stf jest równy zeru i rozwiązania kinetyczne. Ur-niya Boltzmanna będzie gardzić Maxwellem. Dla nieważnych stanów kinetyka rozvyazannya. Boltzmann równa się ćwierkaniu na widok rzędu f-tsії f 1 (u, r, t) dla małych parametrów, takich jak f-tsії rozpodіlu Maxwell. Dla najprostszego (reakcyjnego) aproksymacji całka całkowa jest aproksymowana jako St f gazy vnutr. kroki symetrii wolności przewodności cieplnej rіdina, możliwe jest pokonanie lokalnie równie ważnej jednoczęściowej f-tsіyu rozpodіlu z t-swarm, chem. potencjały i hydrodynamika. shvidkіstyu, yakі vіdpovіdat razglyady mała objętość ojczyzny. Wcześniej można było poznać poprawkę proporcjonalną do gradientów t-ri, hydrodynamiczną. suchość i chem. potencjałów składowych i obliczyć przepływy impulsów, energii i in-va, a także zaokrąglić równanie Naviera-Stokesa, przewodność cieplną i dyfuzję. ja tutaj coef. przeniesienia są proporcjonalne do korelacji przestrzenno-godzinnych. funkcje przepływów energii, impulsów i in-va składnika skóry.
Do opisu procesów przenoszenia substancji w ciałach stałych oraz pomiędzy podziałami z ciałem stałym szeroko stosowany jest model kratowy kondensatora. faza. Ewolucja systemu zostanie opisana przez głównego. kinetyczny ur-mniam (główne równanie)
de P(q, t) = tf(p,q,t) du- funkcja została podzielona, uśredniona przez impulsy (płynność) wszystkich cząstek N, co opisuje podział cząstek według węzłów struktury granatu (sześć liczby pierwiastków N y , n< N y),
q- номер узла или его координата. В модели "решеточного газа "
частица может находиться в узле (узел занят) или отсутствовать (узел свободен);
W(q : q")-ruchomość przejścia układu w ciągu jednej godziny zі stanie się q, co jest opisane przez cały zbiór współrzędnych cząstek, w stanie q". Pierwsza suma opisuje wkład wszystkich procesów, w których zajęło przejście od Duńczyków do obozu q, kolejna suma-vihid z tego obozu. W przypadku równie ważnego rozkładu częstości (t : , ) P(q) = exp[-H(q)/kT]/Q, de Q-statystyka. suma, H(q)-energia układu może wynosić q. Mobilność przejścia jest zadowolona ze szczegółowej zasady: W(q" : q)exp[-H(q")/kT] = W(q : q")exp[-H(q)/kT]. Za podtorbami równań dla funkcji P(q,t) będzie kinetyczny. ur-nya dla funkcji n-chastkovyh rozpodіlu, yakі otrimuyut uśredniając na roztashuvannyam wszystkie inne cząstki (N - n). Dla małej kinetyki h. ur-nya m. ur. virishenі analitycznie chi liczbowo i z їх, aby pomóc m. b. zabierz coef. dyfuzja, samodyfuzja, lepka lepkość, cienkościenna kruchość. Ten rodzaj stagnacji przed procesami przeniesienia w jednoatomowych kryształach relaksacji układu do równie ważnego stanu pozwala przyjrzeć się rozkładowi. procesy przejściowe dla kinetyki przemian fazowych, wzrostu kryształów, kinetyki r-cji powierzchniowych. i określić ich dynamikę. cechy, w tym ten współczynnik. przeniesione.
Na coef rozrahunku. Przenoszenie w fazach gazopodobnych, rzadkich i stałych, a także na granicach rozdziału faz, aktywnie wykorzystuje się różne warianty metody pierściennej. dynamika, która pozwala szczegółowo śledzić ewolucję układu przez godziny ~10-15 s do ~10 -10 s Newtona, aby zemścić się po prawej stronie stochastycznej.
Do systemów z chem. r-tions o naturze rozpodіlu chastok, wielki napływ nadaє spіvvіdnennia między charakterystycznymi godzinami przenoszenia odczynników i їх khіmіchnym. transformacja. Yakscho shvidkist chem. transformacja jest niewielka, rozpadła się przepaść, nawet jesienią nie wybucha, jeśli jest dzień. W rezultacie gęstość p-tsії jest świetna, nie można walczyć z prawem puszystych mas, a także walczyć z prawem puszystych mas. Konieczne jest bardziej szczegółowe opisanie rozkładu odczynników dla dodatkowej funkcji rozkładu f n s n > 1. Ważne w opisie reakcji. przepływ cząstek na powierzchni i fluktuacje reakcji kontrolowanych dyfuzją mogą być granicami umysłów (Dz. Makrokinetyka), wyd. 2, M., 1982; kurs fizyki w Berkeley, przyp. z angielskiego, 3 vidavnitstv, v. 5-Reif F., Fizyka statystyczna M., 1986; Tovbin Yu.K., Teoria procesów fizycznych i chemicznych na ciele międzygazowym i stałym, M., 1990. Yu.K. Winnica.
Po przeczytaniu materiału rozdziału 9 uczeń jest winny: szlachta podstawowe postulaty termodynamiki statystycznej; Zapamiętaj zabezpieczyć sumy za obozy szlachty ich władzy; terminy i oznaczenia koristuvatisya, wskazujące na rozkład;
Wołoditi terminologia specjalna; Początki analizy funkcji termodynamicznych gazów doskonałych metodami statystycznymi.
Podstawowe postulaty termodynamiki statystycznej
Metoda termodynamiczna nie wystarcza w przypadku układów składających się z niewielkiej liczby cząsteczek, ale w takich układach występuje różnica między ciepłem a pracą. Jednocześnie bezpośrednio wyłania się jednoznaczność procesu:
Nawet w przypadku niewielkiej liczby cząsteczek zniewagi stają się bezpośrednio równe w procesie. Dla układu izolowanego - wzrost entropii, czyli jednego indukowanego ciepła (dla procesów o równie ważnych obrotach) lub więcej niż її (dla nieistotnych). Taką dwoistość entropii można wytłumaczyć na pierwszy rzut oka uporządkowanie - nieuporządkowanie ruchu jako systemu magazynowego cząstek; odtąd możliwa jest jak entropia, jak świat nieuporządkowanego stanu molekularnego układu. Qi yakіsnі yavlennya kіlkisno razvivayutsya statystyczna termodynamika. Termodynamika statystyczna jest częścią dzikiej gałęzi nauki - mechaniki statystycznej.
Główna zasadzka mechaniki statystycznej ukształtowała się na wzór XIX wieku. w praktyce L. Boltzmanna i J. Gibbsa.
Opisując układy składające się z dużej liczby cząstek, można wybrać dwa podejścia: mikroskopijny і makroskopijny. Makroskopowy pidkhіd zwycięża z klasyczną termodynamiką, w której systemy, które mszczą pojedynczą czystą mowę, wyróżniają się w dzikim trendzie tromu jako niezależne zmiany: T (temperatura), V (O nich), n (liczba cząstek). Jednak z mikroskopowego punktu widzenia system, który może objąć 1 mol mowy, zawiera 6,02 10 23 molekuł. Dodatkowo pierwszym podejściem jest raportowa charakterystyka mikrostanu systemu,
na przykład współrzędne i impulsy części skóry w momencie skóry do godziny. Mikroskopowy opis wyprowadzenia klasycznego kwantu chi równa się ruchowi o majestatyczną liczbę zmiennych. Tak więc mikrostan skóry gazu doskonałego w mechanice klasycznej jest opisany zmianami 6N. (N - Liczba cząstek): współrzędne ZN i rzuty ZN na impuls.
Tak jak system jest przebudowywany na równie ważnej stacji, parametry makroskopowe są stałe, podczas gdy parametry mikroskopowe zmieniają się od czasu do czasu. Tse oznacza, że makrostan skóry potrzebuje szprota (właściwie - niezmiennie bogatego) mikrostanów (ryc. 9.1).
Ryż. 9.1.
Termodynamika statystyczna ustanawia związek między dwoma podejściami. Główną ideą jest atak w ofensywie: jeśli skóra makrostanu ma dużo mikrostanów, to skóra z nich powinna zostać pozbawiona własnego wkładu w makrostan. Te same cechy makromłyna można opracować jako średnią dla wszystkich mikrostanów. pіdsumovuyuchi їhnі składki z urakhuvannyam statisticheskoї vagi.
Uśrednianie po mikrostanach jest przeprowadzane przy najlepszym zrozumieniu zespołu statystycznego. Ensemble - cały zestaw identycznych układów, które wszystkie możliwe mikrostany, podobne do jednego makrostanu. System skóry do zespołu to jedna mikrostacja. Cały zespół opisuje funkcja rozpodil dla współrzędnych i impulsów p(p, Q t), ponieważ oznacza nadchodzącą rangę: p(p, q, t) dpdq - celem tego, że system do zespołu jest w elemencie objętości dpdq blisko punktu ( r , Q) w tym momencie T.
Stwierdzono, że funkcja wykrywania jest taka, która wskazuje na wartość statystyczną mikrostanu skóry w makrostanie.
Z punktu widzenia elementarne uprawnienia funkcji dzielą się na:
Dużą moc makroskopową układu można przyjąć jako średnią wartość funkcji współrzędnych i impulsów f(p, q) według zespołu:
Na przykład energia wewnętrzna jest średnią wartością funkcji Hamiltona H(p, q):
(9.4)
Podstawą funkcji miało stać się esencją głównego postulatu klasycznej mechaniki statystycznej: makroskopowa struktura systemu jest ponownie ustalana przez rzeczywistą funkcję podpodziału , yaka miłe umysły (9.1) i (9.2).
W przypadku równie ważnych systemów i równie ważnych zespołów funkcja rozpodіl do złożenia o godzinie: p = p(p, Q). Wyraźna forma funkcji powstała pod wpływem typu zespołowego. Istnieją trzy główne typy zespołów:
de k \u003d 1,38 10 -23 J / K - stała Boltzmanna. Wartość stałej w virasie (9.6) jest określona przez normalizację intelektualną.
Odwołajmy kanoniczne rozpodіlu (9.6) є razpodіl Maxwell dla shvidkost b co dotyczy gazów:
(9.7)
de m- masa cząsteczki gazu. Viraz p(v)dv wskazuje zdolność cząsteczki do posiadania wartości bezwzględnej w zakresie v zanim v + d&. Maksimum funkcji (9.7) daje największą płynność cząsteczek, a całka
średnia gęstość cząsteczek.
Jeśli układ może być dyskretnie równy pod względem energii i można go opisać mechanicznie kwantowo, to zastąpienie funkcji Hamiltona H(p, q) vikoristovuyut operator Hamiltona H, a podstawieniem funkcji dla podpodziału jest operator szerokości macierzy p:
(9.9)
Ukośne elementy macierzy mocy sprawiają wrażenie, że system znajduje się w i-tej stacji energetycznej i może mieć energię. MI(.
(9.10)
Wartość stałej jest określona przez wzorzec mentalny:
(9.11)
Sztandar tego virazu nazywa się workiem za obozami. Ma kluczową wartość dla statystycznej oceny mocy termodynamicznej systemu. Z viraziv (9.10) i (9.11) możesz poznać liczbę cząstek Njf czerpać energię
(9.12)
de N- zagalna kіlkіst chastok. Podział cząstek (9.12) dla energii równej nazywa się podpodziałem Boltzmanna, a liczba tego podpodziału nazywa się współczynnikiem Boltzmanna (mnożnikiem). Pozostałe zostały podzielone w inny sposób: jakby były równe tej samej energii £, należy je połączyć w jedną grupę w sposób oparty na sumowaniu mnożników Boltzmanna:
(9.13)
de gj- kіlkіst rivnіv z energii Do niej lub statystyczny vaga.
Wiele parametrów makroskopowych w układzie termodynamicznym można przejrzeć za pomocą podziału Boltzmanna. Na przykład średnia energia jest pokazana jako średnia dla równej energii z poprawą ich odchylenia statystycznego:
(9.14)
3) wielki zespół kanoniczny opisuje system vіdkrіtі, scho, który można znaleźć w wymianie ciepła i budynkach wymienianych mową dovkillam. Teplova równa charakteryzuje się temperaturą T, i równy dla liczby cząstek - potencjał chemiczny rzeki. Dlatego funkcję rozpodila leżą w temperaturze i potencjale chemicznym. Jest oczywiste, że funkcja aranżacyjna wielkiego zespołu kanonicznego nie będzie tutaj celebrowana.
Teoria statystyczna sugeruje, że z dużej liczby systemów (~10 23) wszystkie trzy typy zespołów są równoważne jednemu. Wybór, czy zespół powinien być sprowadzony do jednej i tej samej mocy termodynamicznej, a następnie wybór innego zespołu do opisania układu termodynamicznego jest podyktowany nieskomplikowanym matematycznym przetwarzaniem funkcji, które mają zostać podzielone.
Termodynamika. Robotom Mayera, Joule'a, Helmholtza pozwolono zmienić tytuły. „prawo zachowania sił” (pojęcia „siła” i „energia” nie były wówczas ściśle dyskutowane). Pierwsze jednoznaczne sformułowanie tego prawa odebrali fizycy R. Clausius i W. Thomson (Lord Kelvin) na podstawie analizy wyników pracy silnika cieplnego, czego dowiódł S. Carnot. Patrząc na transformację ciepła i robotów w układach makroskopowych, S. Carnot faktycznie wymyślił nową naukę, którą Thomson nazwał termodynamiką. Termodynamika miesza się z osobliwościami przekształcania termicznej postaci puchu w inne, bez zasilania przez mikroskopijny puch cząstek, które tworzą mowę.
W ten sposób termodynamika rozpatruje układy, wśród których istnieje możliwość wymiany energii, bez poprawiania mikroskopijnego życia ciała, w celu ustalenia układu o cechach tych samych cząstek. Rozróżnij termodynamikę równie ważnych systemów lub systemów, które powinny być równe (termodynamika klasyczna, ale równie ważna) oraz termodynamika systemów nieistotnych (termodynamika nieistotna). Termodynamika klasyczna jest często nazywana po prostu termodynamiką i nie stanie się podstawą tzw. Termodynamicznego Obrazu Świata (TKM), który powstawał do połowy XIX wieku. Nierównomiernie ważna termodynamika rozwinęła się w drugiej połowie XX wieku i odegrała szczególną rolę w spojrzeniu na układy biologiczne i zjawisko życia jako całość.
W tej kolejności, przy ostatnich zjawiskach termicznych, bezpośrednio widziano dwie nauki:
1. Termodynamika, która rozwija procesy termiczne bez poprawiania molekularnej natury mowy;
2. Teoria molekularno-kinetyczna (rozwój kinetycznej teorii mowy w przeciwieństwie do teorii kalorycznej);
Teoria molekularno-kinetyczna. Pod względem termodynamiki, teoria kinetyki molekularnej charakteryzuje się spojrzeniem na różne makroskopowe przejawy systemów w wyniku całkowitego zróżnicowanego, majestatycznego agregatu cząsteczek, które chaotycznie zapadają się. Teoria molekularno-kinetyczna metoda vikoristovu statistichesky, tsіkalyach nie jest garstką cząsteczek, ale tylko wartościami średnimi, jaka charakteryzuje fluktuacje majestatycznej całości cząstek. Inną nazwą teorii kinetyki molekularnej jest fizyka statystyczna.
Pierwsza kolba termodynamiki. Kręcąc się wokół prac Joule'a i Mayera, Klausnus jako pierwszy podniósł swoją myśl, która ukształtowała się w pierwszej kolbie termodynamiki. W zrobyv vysnovok, scho be-yaké body maє energia wewnętrzna U . Clausius nazwał ciepło її, jakby poruszało się w ciele, na vіdmіnu przed „ciepłem Q, povіdomlenogo tіlu”. Energię wewnętrzną można zwiększyć na dwa równoważne sposoby: przepuszczając ciało do pracy mechanicznej A lub dodając do niego ilość ciepła Q.
O 1860 r. W. Thomson szczątkowo zastąpił dawny termin „siła” terminem „energia”, odnotowując pierwszą kolbę termodynamiki w ofensywnej formule:
Ilość ciepła dodanego do gazu w celu zwiększenia energii wewnętrznej gazu i pracy gazu poza pracą (rys. 1).
Może dla nieskończenie małych zmian
Pierwsza kolba termodynamiki, czyli prawo zachowania energii, utrwala równowagę energii i pracy. Rolę tę można zrównać z rolą swego rodzaju „księgowego” przy wzajemnej przemianie różnych rodzajów energii jeden na jeden.
Ponieważ proces jest cykliczny, system obraca się na młynie wyjściowym і U1 = U2 i dU = 0. W tym przypadku całe ciepło jest dostarczane do fabryki. Na przykład ja Q = 0, ja A = 0, więc. niemożliwy proces, jedyny wynik tak zwycięskiej pracy bez zmian w innych ciałach, tobto. robot „wieczny dvigun” (perpetuum mobile).
Mayer, w swoim robocie, skompilował tabelę wszystkich „sił” (energii) natury, na które patrzył, i nawigował 25 rodzajów transformacji (ciepło ® robot mechaniczny ® elektryczność, chemiczna "siła" mowy ® ciepło, elektryczność) . Mayer, po rozszerzeniu przepisów dotyczących ochrony i transformacji energii na żywe organizmy (glinie їzhі ® procesy chemiczne ® efekty cieplno-mechaniczne). Były one stosowane przez cały rok przez roboty Hessa (1840), w których energia chemiczna została zamieniona na ciepło, a także przez Faradaya, Lenza i Joule'a, w wyniku takich sformułowań prawa Joule-Lenza (1845) o związek między energią elektryczną i cieplną J2Rt.
W ten sposób, krok po kroku przez dekadę, kształtowała się jedna z największych zasad współczesnej nauki, która wzywała do unifikacji najbardziej manipulacyjnych zjawisk przyrody. Ta zasada działa w ofensywie: to wielka wartość, nazywa się energią, nie zmienia się podczas codziennych przemian zachodzących w przyrodzie. Winić to na prawo zachowania energii nie jest snuє.
Kontroluj odżywianie
1. Dlaczego badanie zjawisk termicznych i przejść fazowych ujawniło niemożliwość determinizmu Laplace'a?
2. Jakie są mikroparametry, makroparametry do badania zjawisk termicznych?
3. Dlaczego doszło do wybuchu zjawisk cieplnych i czy się zaczęło?
4. Wymień naukowców, których praktyka stanowiła podstawę fizyki zjawisk termicznych.
5. Czym są siły konserwatywne? Siły rozpraszające? Przynieś przykłady.
6. Dla jakich systemów obowiązuje prawo zachowania energii mechanicznej?
7. Jaka jest energia potencjalna? Ile potrzeba, aby zrozumieć systemy mechaniczne, aby zrozumieć energię potencjalną? Wyjaśnić.
8. Wyjaśnij pokrótce teorię kaloryczności.
9. Jakie były wyniki, jak wyjaśnić teorię kaloryczności, przeprowadził Rumfoord?
10. Dlaczego pojemność cieplna gazu w procesach przy stałym ciśnieniu (Cp) i przy stałym ciśnieniu (Cv) jest różna? Który z naukowców z uporem demonstruje ten fakt?
11. Czym jest termodynamika? Co jest z tobą?
12. Czym jest teoria kinetyki molekularnej?
13. Co to jest fizyka statystyczna? Czy tak nazywają się gwiazdy?
14. Sformułuj pierwszą termodynamikę.
15. Z kim (przez kogo) można wyrównać pierwszą kolbę termodynamiki?
Literatura
1. Dyagilev F.M. Pojęcie współczesnej nauki przyrodniczej. - M.: Widok. IMPE, 1998.
2. Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych. / Wyd. prof. SA Samigina, 2. gatunek. - Rostov n / D: „Feniks”, 1999.
3. Dubnishcheva T.Ya Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych. Nowosybirsk: Rodzaj UKEA, 1997.
4. Remizow O.M. Fizyka medyczna i biologiczna. - M.: Wiszcza szkoła, 1999.
Fizyka molekularna
termodynamika,
Fizyka statystyczna,
trzy pozycje
1.
mowa składa się z cząstek;
2.
3.
metoda statystyczna przeciętny
metoda termodynamiczna
Kolby termodynamiki
Pierwsza kolba termodynamiki
δ Q = δ A + du , de du Q i A
Kolejna kolba termodynamiki
1 - Postulat Clausiusa.
2 - Postulat Kelvina.
Wzrost entropii (
Zero kolby termodynamiki (gorąca kolba termodynamiki)
System Yakscho A b C, to system A wiedzieć w rіvnovazі z C
Elementy kinetyki fizycznej. Zjawisko przeniesienia w układach termodynamicznie nieistotnych. Zagalne rivniania zjawisko przenoszenia w gazach i torowaniu jogi jest zgіdno z MKT. Wpływ współczynników przenoszonych pod ciśnieniem temperatury.
Kinetyka fizyczna(Inn.-grec κίνησις - Rukh) - mikroskopowa teoria procesów w mediach nieważnych. W kinetyce metodami kwantowej i klasycznej fizyki statystycznej
Rozwijają się procesy przenoszenia energii, pędu, ładunku i mowy w różnych układach fizycznych (gazy, plazmy, gazy, ciała stałe) i wylewania na nie najlepszych wód.
Systemy termodynamicznie nieistotne mają specjalne nieodwracalny proces, zadzwoń zjawiska przeniesienia, które mają przestrzenie przenoszonej energii, masy, impulsu. Przed zjawiskami przeniesienia można zobaczyć przewodność cieplna(oszalały) przekazywana energia),dyfuzja(oszalały) przeniesiony masi) że tarcie wewnętrzne(dowcipny przekazany impuls).
1. Przewodność cieplna. Choć w jednej komorze gazowej średnia energia kinetyczna molekuł jest większa, w drugiej mniejsza, to po godzinie ciągłego zamykania molekuł proces wibrowania średnich energii kinetycznych molekuł, czyli drgania temperatury.
Przesył energii w postaci ciepła jest w porządku Prawo Czwórki:
de j E -zdolność przepływu ciepła- wartość, którą określa energia, która jest przekazywana w postaci ciepła oś x ja - przewodność cieplna, - gradient temperatury x w linii prostej normalnej do tego maidanchika. Znak minus pokazuje, że przy przewodności cieplnej energia jest przenoszona bezpośrednio na zmianę temperatury (znaki j E ja - protilezhnі).
2. Dyfuzja. Zjawisko dyfuzji w tym, co wydaje się naśladować przenikanie i mieszanie cząstek dwóch gazów punktowych, ciał stałych światła i wiatru; Dyfuzja rozpoczyna się od wymiany mas cząstek tych ciał, wibruje i trwa aż do powstania gradientu grubości. W ciągu godziny powstania teorii molekularno-kinetycznej dyfuzji winiół. Odłamki molekuły zapadają się z majestatycznymi zawirowaniami, dyfuzja może być bardziej płynna. Gdy tylko otworzysz naczynie z nieprzyjemną mową w pokoju, zapach odpowiednio się rozpręża. Nie ma tu prote superechnosti. Cząsteczki, pod ciśnieniem atmosferycznym, mogą mieć trochę długi luz i, zishtovhuyuchisya z innymi cząsteczkami, ważne jest, aby „stać” w domu.
Zjawisko dyfuzji dla gazu chemicznie jednorodnego jest uporządkowane Prawo Fuca:
de ja m -przepływ masy- wartość, która jest określona przez masę mowy, która się rozprasza w godzinę przez jeden Majdanchik, prostopadle oś x, D -dyfuzja (współczynnik dyfuzji), D r/ D x- gradient grubości, który zwiększa szybkość zmiany szerokości o jedną jednostkę x w linii prostej normalnej do tego maidanchika. Znak minus pokazuje, że przeniesienie masy wynika z bezpośredniej zmiany siły (są znaki ja m ID r/ D x proliferujący).
3. Tarcie wewnętrzne (lepkość). Mechanizm Viniknennya kaczki Miza Paralnia Podziel Gaza (Rіdini), Shahuyuzhuyu svidkosti, Polyaguє w tym, Shcho przez chaotyczny upał, aby doprowadzić piłkę do upadku, który zapada się szybciej i szybciej do piłki, która upada bardziej.
Siła tarcia wewnętrznego między dwiema kulkami gazu (radini) jest podrzędna Prawo Newtona:
de h- lepkość dynamiczna (lepkość), d v/ D x- gradient prędkości, który pokazuje prędkość zmiany prędkości prędkości X, prostopadle do prostej linii kulek, S- powierzchnia F.
Oddziaływanie dwóch kulek z innym prawem Newtona można uznać za proces, gdy w ciągu godziny od jednej kulki do drugiej przekazywany jest impuls, który w module jest silniejszy. Ten sam viraz można sobie wyobrazić na pierwszy rzut oka
de jp -impuls przepływu- wartość, która jest określona przez ten sam impuls, który jest przekazywany w ciągu jednej godziny w dodatnim kierunku osi x przez jeden Majdan prostopadle do osi X, - gradient szerokości. Znak minus pokazuje, że pęd jest przenoszony bezpośrednio na zmianę prędkości.
Współczynnik wzrostu dyfuzji pod wpływem zmian temperatury:
Wraz ze wzrostem temperatury można również zwiększyć współczynnik przewodności cieplnej:
Utrzymanie temperatury współczynnika lepkości jest podobne do współczynnika przewodzenia ciepła:
Pierwsza zasada (pierwsza kolba) termodynamiki (zasada zachowania energii w procesach cieplnych). Rozpoczęcie pierwszej kolby termodynamiki do izoprocesów w gazach. proces adiabatyczny. Poisson w Równinie. Proces politropowy.
Pierwsza kolba termodynamiki- jedną z trzech podstawowych zasad termodynamiki, jest zasada zachowania energii dla układów termodynamicznych
.Zmiany w energii wewnętrznej systemu podczas przejścia z jednego młyna do drugiego bardziej zaawansowana suma sił robota i ilości ciepła przekazywanego do systemu, tak że może być ono zdeponowane tylko w młynie kolbowym i młynie palcowym systemu i nie można go zdeponować w sposób, w jaki działa. Innymi słowy, energia wewnętrzna stanie się funkcją. W procesie cyklicznym energia wewnętrzna się nie zmienia.
δ Q = δ A + du, de duє ostatnia różniczka energii wewnętrznej układu, oraz δ Q i Aє elementarna ilość ciepła przekazanego do systemu, czyli elementarna praca, wykonana przez system w sposób opłacalny.
Pierwsza kolba termodynamiki:
§ w procesie izobarycznym
§ w procesie izochorycznym ( A = 0)
§ w procesie izotermicznym (Δ U = 0)
Tutaj - masa gazu, - masa molowa gazu, - molowa pojemność cieplna przy stałym gazie, - ciśnienie, objętość i temperatura gazu są prawidłowe, ponadto pozostała równość jest poprawna tylko dla gaz idealny.
Solidny stan mowy. Obóz, który charakteryzuje się budową zberіgati obsyag tej formy. Atomy ciała stałego stworzą mniej niż małą spójność, a ja stanę się gorliwy. Є jak daleko, w pobliżu porządku.
D. można znaleźć w gazach, rіdina i ciałach stałych, ponadto cząstki przemówień osób trzecich, które się w nich znajdują, mogą również dyfundować. wielkie cząstki, zvezhenyh gas chi rіdіnі zdіysnyuєtsya zavdyakovu їhnіm brоnіvskomu ruh. Najczęściej D. występuje w gazach, częściej w górach, a częściej w ciałach stałych, co determinuje charakter fluktuacji termicznych cząstek w tych ośrodkach.
Ciało stałe. Obóz, który charakteryzuje się budową zberіgati obsyag tej formy. Atomy ciała stałego stworzą mniej niż małą spójność, a ja stanę się gorliwy. Є jak daleko, w pobliżu porządku.
Ojczyzna. Obóz mowy, mimo że może być mały, nieśmiałość, żeby dobrze było wziąć kontrakt, żeby nie przybrać dobrej formy. Ojczyzna z łatwością wypełnia formę sędziego, umieszczana jest w jaku. Atomy cząsteczek rіdini wędrują w pobliżu obozu równych, zamknięte przez inne atomy i często przeskakują inne wolne miejsca. Nie ma już bliskiego porządku.
Gaz. Obóz, który charakteryzuje się garnoy stylistyu, vіdsutnіstyu zdatnostі zberіgati jaka obsyag, formuję. Gaz pragne zajął całą obsyag, dając youmu. Atomy lub cząsteczki gazu poruszają się swobodnie, między nimi jest bogatszy niż ich rozmiar.
Osocze. Plazma, która często zahrahovuetsya do zagregowanego stanu mowy, wysycha w gazie z wielkim krokiem jonizacji atomów. Większość mowy barionowej (bo masa jest bliska 99,9%) w All-Sveta jest skupowana na stacji plazmowej.
Manifestacja napięcia powierzchniowego. Współczynnik napięcia powierzchniowego. Powierzchnie hydrofilowe i hydrofobowe. Równe krople światła Umova leżą na powierzchni ciała stałego (zasada najmniejszej energii). Mowa powierzchniowo czynna (PAR) i jej przeciążenie.
Napięcie powierzchniowe jest termodynamiczną charakterystyką powierzchniowego rozdzielenia dwóch faz, będących w stanie równowagi, który jest determinowany pracą odwróconego tłumienia izotermokinetycznego pojedynczego obszaru powierzchniowego rozkładu umysłu, którego temperatura , objętość układu i potencjał chemiczny wszystkich składników
Napięcie powierzchniowe może być pod wpływem zmysłu fizycznego – energii (termodynamiczny) i mocy (mechaniczny). Energetyczne (termodynamiczne) oznaczenie: napięcie powierzchniowe - powód wzrostu nacisku powierzchniowego robota dla її rozciągania dla umysłu temperatury. Moc (mechaniczna): napięcie powierzchniowe to siła działająca na pojedynczą linkę linki, jaka otaczająca powierzchnię linki
Współczynnik napięcia powierzchniowego - robot, niezbędny do izotermicznego przyrostu powierzchni na 1 m2.
Współczynnik napięcia powierzchniowego:
- zmiany spowodowane zmianami temperatury;
- blisko zera w punkcie krytycznym;
- Leżać w obecności domów na wsi.
Hydrofobowość (z greckiego: ὕδωρ - woda i φόβος - strach, strach) - fizyczna moc cząsteczki, podobnie jak „pragne”, aby uniknąć kontaktu z wodą. Sama cząsteczka jest czasami nazywana hydrofobową.
Hydrofilowość (gr. ὕδωρ - woda i φιλία - miłość) - charakterystyka intensywności oddziaływania molekularnego wody powierzchniowej z wodą. Porządek hydrofobowości widać nie tylko do tel, w niektórych z nich jest moc na powierzchni.
Teraz możemy spojrzeć na zjawiska, takie jak kropla rіdina, umieszczona na powierzchni ciała stałego. W ten sposób istnieją trzy przejścia między fazami: gaz-ciało stałe, ciało stałe-ciało stałe i gaz-ciało stałe. Zachowanie się kropel środka określają wartości napięcia powierzchniowego (ich wartości swobodnej energii powierzchniowej) na wskazanych granicach przekroju. Siła napięcia powierzchniowego na przestrzeni między prętami a gazem jest pragmatyczna, dając krople o kulistym kształcie. Powinno być w takim przypadku, że napięcie powierzchniowe na wzajemnym rozkładzie ciała stałego będzie większe niż napięcie powierzchniowe na wzajemnym rozkładzie gazu tego ciała stałego. W tym przypadku proces wciągania rzadkich kropel do kuli powinien doprowadzić do zmiany pola powierzchni między podziałem ciała ojczystego-ciała stałego z godzinnym wzrostem pola powierzchni kordonu oddziału gaz-radina. Tylko bądź ostrożny brak oddawania moczu powierzchnia rodzimego ciała stałego. Kształt kropli zależy od równych sił napięcia powierzchniowego i siły grawitacji. Jeśli kropla jest duża, to unosi się na powierzchni, a jeśli jest mała, wygina kształt łuku.
Pozornie aktywna mowa ( PAROWY) - płyty chemiczne, jak, koncentrując się na powierzchni rozdziału faz, wzywają do obniżenia napięcia powierzchniowego.
Zatłoczone obszary
Proszę dbać o siebie. Główny zastosuvannya PAR - jako aktywny składnik miyuchyh i środków czyszczących (wśród tych, którzy zastosovuyutsya do odkażania), kochanie, aby mieć oko na spotkania, przybory, ubrania, przemówienia, samochody i in.
Kosmetyki. Głównym wyborem PAR w kosmetyce są szampony, w których PAR może sięgać łącznie dziesiątek tysięcy papierosów.
Przemysł włókienniczy. STEAM służy głównie do redukcji elektryczności statycznej na włóknach tkanin syntetycznych.
Shkiryan promisłowista. Zakhist shkiryanikh virobіv vіd lung poshkodzhen that zlipannya.
Lakofarbova promislovіst. STEAM służy do zmniejszania napięcia powierzchniowego, co zapewnia, że materiał barvy jest łatwo penetrowany do małych dołków na niewidocznej powierzchni i ich podkładu z dźwięku innej mowy (na przykład wody).
Ręczniki papierowe. PARA z wikliny jest używana do spodu tuszu i gotowanej celulozy podczas przetwarzania papieru vicory.
Metalurgia. Emulsje PAR są produkowane dla walcowni olejowych. Zmniejsz pocieranie. Wysokie temperatury Vitrimuyut, dla których pali się olej.
Zahist roslyn. PAR jest szeroko stosowany w agronomii i do stanu wiejskiego w celu poprawienia emulsji wikorii, zwiększyć efektywność transportu żywych składników do kalafonii przez ściany membranowe.
Obietnica Charchowa. PARA w postaci emulgatorów (np. lecytyny) jest dodawana w celu uzupełnienia pikantnych smaków.
Naftowidobutok. PAR jest instalowany do hydrofobizacji strefy przywibracyjnej złoża (PZP) metodą zwiększenia podaży ropy.
Życie. STEAM, zwany plastyfikatorami, dodaje się do sumy mieszania cementu i betonu w celu zmiany zużycia wody w celu zaoszczędzenia kruchości. Tse zbіshuє kіntsevu mіtsnіst (marka) utwardzonego materiału, yogоshchіlnіst, morozostіykіst, vodoproniknіst.
Medycyna. Kationowe i anionowe PAR są stosowane w chirurgii jako środki antyseptyczne.
Manifestacje kapilarne, fizyczne, powiększone przez powierzchowne napięcie w przestrzeni między środkami, które się nie wahają. Do K.I. wydawać dźwięki pozorów w rzadkich środkach, wzywając ich zakrzywione powierzchnie, które znajdują się między ojczyzną, gazem lub wilgotną parą.
Oddawanie moczu, zjawisko, które jest obwiniane za dotik do środka z powierzchni twardego ciała lub innego środka. Okazuje się, zokrema, na roztіkannі rіdini na twardych powierzchniach, które stykają się z gazem (parą) lub inną rіdiną, przeciekając porowate ciała i proszki, krzywizna powierzchni prętów była z ciała stałego.
Formuła Laplace'a
Spójrzmy na cienkie, cienkie plucie, zavtovshki yakoi może być oburzony. Ćwicz minimalizowanie darmowej energii, wytapianie tworzy różnicę różne strony. To wyjaśnia przyczynę żarówek milowych: dodatkowe imadło wytapiania. Dodatkowe ciśnienie w punkcie powierzchni do osadzania ze względu na średnią krzywiznę w tym punkcie i podaną Formuła Laplace'a:
Tutaj r 1,2 - promienie krzywizn głowy w punktach. Smród może być tym samym znakiem, jakby środki krzywizny leżały po jednej stronie kropkowanego płaskiego punktu, a inny znak - jakby po przeciwnej stronie. Na przykład w przypadku kuli środki krzywizny w dowolnym punkcie powierzchni poruszają się wokół środka kuli, więc
R1 = R2 = R
Do pionowej powierzchni okrągłego walca o promieniu r może
Oddaj szacunek, co Δ P może być nieprzerwaną funkcją na powierzchni wytopu, wówczas wybór „pozytywnej” strony wytopu w jednym punkcie lokalnie jednoznacznie określa pozytywny rower powierzchnia w dosit blisko її punktów.
Z formuły Laplace'a jest to długa, kilometrowa plivka, rozciągnięta na ramie o dość dużym kształcie i nie zadowalająca żarówek, matima średnia krzywizna, czyli dobre 0.
Przedmiot fizyki molekularnej i termodynamiki. Fizyka statystyczna i termodynamika. Główne postanowienia MKTgas. Metody termodynamiczne i statystyczne. Trzy kolby termodynamiki.
Fizyka molekularna podzielona fizyka, w której fizyczna moc ciał w różnych młynach kruszyw opiera się na widoku ich mikroskopijnego (molekularnego) życia.
termodynamika, nauka o najważniejszych potęgach układów makroskopowych, które zmieniają się na stanowisku termodynamicznej wszechstronności, czyli o procesie przejścia między nimi.
Fizyka statystyczna, podzielona fizyka, której zadaniem jest ukazanie potęgi ciał makroskopowych, czyli układów utworzonych z dużej liczby tych samych cząstek (molekuł, atomów, elektronów razem), poprzez moc tych cząstek i wzajemne oddziaływanie ich.
Teoria molekularno-kinetyczna Nazywa się wchennya, ponieważ wyjaśnia istnienie siły ciał za pomocą ręki i wzajemnego oddziaływania atomów, cząsteczek i jonów, z których powstają ciała.
W oparciu o ICT będą mowy kłamać trzy pozycje, którego skóra została przyniesiona dla dodatkowego ostrzeżenia i dowodu (Brownivsky Rukh, dyfuzja i inne):
1.
mowa składa się z cząstek;
2.
cząsteczki chaotycznie zapadają się;
3.
cząstki oddziałują jeden po drugim.
Teoria metamolekularno-kinetyczna wyjaśnia moc ciał makroskopowych i zachodzące w nich procesy cieplne na podstawie dowodów, że wszystkie ciała składają się z małych cząstek, które spadają w dół.
Procesy ucieleśnione przez fizykę molekularną są wynikiem połączonego wstrzykiwania znacznej części cząsteczek. Z dodatkową pomocą kończą się prawa zachowania znacznej części molekuł, będące prawami statystycznymi. metoda statystyczna. Ta metoda fundamentowania opiera się na fakcie, że moc systemu makroskopowego w ostatecznej analizie jest określona przez moc części systemu, cechy ich ruchu przeciętny wartości charakterystyk dynamicznych tych cząstek (prędkość, energia itp.). Na przykład temperatura ciała jest określona przez zmienność chaotycznego ruchu cząsteczek, ale oscylacje, czy w różnym czasie cząsteczki mogą różnić się zmiennością, można to wyrazić tylko poprzez średnią wartość zmienności ruchu cząsteczek.
Termodynamika nie uwzględnia mikroprocesów leżących u podstaw tych przemian. Tsim metoda termodynamiczna vіdrіznyaєtsya jako statystyka. Termodynamika opiera się na dwóch zasadzkach podstawowych praw, które zostały ustalone na podstawie najnowszych danych.
Kolby termodynamiki- Spójność postulatów leżących u podstaw termodynamiki. Przepisy te zostały ustalone w wyniku badań naukowych i doprowadzone eksperymentalnie. Jak przyjmuje się postulaty smrodu, aby aksjomatycznie stymulować termodynamikę.
Potrzeba wczesnej termodynamiki wynika z faktu, że termodynamika opisuje makroskopowe parametry układów bez określonych dodatków na ich mikroskopowe rozszerzenie. Fizyka statystyczna zajmuje się odżywianiem struktury wewnętrznej.
Kolby termodynamiki są niezależne, więc nie mogą powstać z innych kolb.
Pierwsza kolba termodynamiki
Ilość ciepła zabrana przez system zmienia energię wewnętrzną i pracę przeciwstawnych sił
Zmiany energii wewnętrznej układu podczas przejścia z jednej stacji na drugą bardziej zaawansowana suma sił roboczych i ilości ciepła przekazywanego do układu i nie leżą w sposobie, w jaki następuje to przejście.
δ Q = δ A + du , de duє ostatnia różniczka energii wewnętrznej układu, oraz δ Q i Aє elementarna ilość ciepła przekazanego do systemu, czyli elementarna praca, wykonana przez system w sposób opłacalny.
Kolejna kolba termodynamiki
Inna zasada termodynamiki uniemożliwia stworzenie perpetum mobile innego rodzaju.
1 - Postulat Clausiusa. Proces niemożliwy, którego jedynym skutkiem byłoby przeniesienie ciepła z ciała zimnego do gorącego
2 - Postulat Kelvina. Niemożliwie okrężny proces, którego jedynym rezultatem byłoby butelkowanie pracy w celu schłodzenia zbiornika ciepła
Trzecią kolbę termodynamiki można sformułować w następujący sposób:
Wzrost entropii ( jak świat bez problemu w systemie) w temperaturze zera absolutnego pragne do ostatniej granicy, której nie można osadzać, bez względu na to, jak ważny jest system.
Zero kolby termodynamiki (gorąca kolba termodynamiki)
zasada fizyczna, który jest twardy, który jest niezależny od młyna kolbowego od izolowanego systemu vreshti-resht, ustala się w nim równość termodynamiczną, a także, że wszystkie części układu po osiągnięciu wyrównania termodynamicznego muszą mieć tę samą temperaturę. Sam Tim bulo zero cob faktycznie wchodzi i określa zrozumienie temperatury. Możesz nadać kolbie zerowej trójwymiarowy kształt:
System Yakscho A znajdować się w równowadze termodynamicznej układu b, a ta z jej ręki, z systemu C, to system A wiedzieć w rіvnovazі z C. W którym temperatura jest równa.
Termodynamika statystyczna- Razdіl fizyka statystyczna, scho formułuj prawa, scho pov'yazuyut moc molekularna przemówień z vimiryuvanim na wartościach TD dosvid.
STD wiąże się z blokowaniem praw termodynamiki równie ważnych układów i obliczaniem funkcji TD dla stałych molekularnych. STD opiera się na hipotezach i postulatach.
Z punktu widzenia mechaniki w STL brane są pod uwagę średnie wartości współrzędnych i impulsów oraz pęd pojawiania się ich wartości. Moce termodynamiczne układu makroskopowego są traktowane jako wartości średnie wartości vipadic w przeciwnym razie cechy pogrubienia ymovіrnostі.
Wyróżnij klasyczne STD (Maxwell, Boltzmann), kwantowe (Fermi, Dirac, Bose, Einstein).
Główna hipoteza STD: istnieje jednoznaczny związek między mocami molekularnymi cząstek, które tworzą system, a mocami makroskopowymi systemu.
Zespół jest duży, może istnieć nieskończona liczba podobnych systemów TD, które można znaleźć w różnych mikrostanach. Zespół o stałej energii ma wszystkie mikrostany równego ruchu. Średnia wartość jest fizycznie mierzona przez długi czas przed średnią wartością dla zespołu.
§ 1. Micro-ta dla makrostanu. Imowirnista termodynamiczny (waga statyczna) i entropia. Wzory Boltzmanna. Statystyczny charakter innego prawa TD
Do opisu makrostanu wymagana jest niewielka liczba zmian (często 2). Dla opisu mikrostanu należy wykonać opis poszczególnych cząstek, skóry, z której wprowadza się sześć różnych.
W przypadku obrazu graficznego mikrostan jest z łatwością pokryty przestrzenią fazową. Rozróżnij - przestrzeń fazowa (cząsteczki) i przestrzeń fazowa G (gaz).
Ze względu na liczbę mikrostacji Boltzmann vikoristovuvav sposіb seredkіv, tobto. faza jest podzielona na środki, a wartość środków jest duża, tak że można zmieścić posypkę cząstek, ale niewielką w stosunku do całości.
Jeśli weźmiemy pod uwagę, że jeden środek przypada na jeden mikrostan, to jeśli chcemy podzielić całe zobowiązanie na środek, odejmiemy liczbę mikrostanów.
Dopuszcza się podział przestrzeni fazowej na trzy środki. Całkowita liczba cząstek w układzie wynosi dziewięć. Niech jeden makrostan: 7+1+1, drugi: 5+2+2, trzeci: 3+3+3. Porahuyemo liczba mikrostacji, za pomocą których można realizować makrostany skórzane. To jest liczba sposobów na poprawę. Często za to pamięta się statystyki Boltzmanna. wymiana cząstek między środkowymi daje nowy mikrostan, ale makrostan jest porzucany sam.
Największe mikrostacje daje system, w którym cząstki są równomiernie rozłożone w całej objętości. Najnowsza stacja rozpoznaje nagromadzenie cząstek w jednej części systemu.
Liczba mikrostacji jest najważniejsza, jeśli liczba Avogadro jest podzielona na dwie części:
Wykorzystajmy wzór Stirlinga:
Jak jedna część, w której można wskoczyć na środek kogoś innego, odwracamy uwagę.
Weźmy system x cząstki. Niech mi wanto, szur. Rozrahunok pokaż co x = 10 12 .
W świecie przejścia układu do stanu równego wzrasta ruchliwość termodynamiczna, rośnie także entropia. Otzhe,
Przyjrzyjmy się funkcji, za którą przyjmujemy układ dwóch ośrodków. Pierwszy vipad ma NA+0, drugi ma 0.5+0.5. Temperatura jest stała. Przejście z pierwszej stacji do następnej - izotermiczna ekspansja gazu.
Zgidno z formułą Boltzmanna,
Więc wyjdź postiyna Boltzmann. Teraz możemy matematycznie wykorzystać wzór Boltzmanna.
Weź dwa systemy
Z dwóch systemów możemy rozwiązać trzeci, mimo że entropia nowego systemu jest bardziej zaawansowana:
Zwielokrotnia się mobilność dwóch niezależnych systemów:
Funkcja jest logarytmiczna:
Aleentropia - wartość ekspansji, niezbędny współczynnik proporcji. As to stała Boltzmanna.
Oś tutaj to śliskie przejście i visnovok, że maksymalna entropia w punkcie równości nie jest prawem absolutnym, ale statystycznym. Jak widać, jeśli cząstek jest mniej, to inna zasada termodynamiki jest bardziej odpowiednia.
§ 2. Rozkład cząsteczek za pomocą energii. Prawo Boltzmanna
Cząsteczki systemu H, . Jak cząsteczki są podzielone przez energię? Jak liczba cząsteczek może mieć energię?
Entropia na stacji jest równa wartości maksymalnej:
A teraz wiemy więcej:
Znamy różnice:
Rwński (2) nie ma całej liczby niezależnych
W celu obejścia zmiennych odłogowanych stosujemy metodę nieistotnych mnożników Lagrange'a:
Dobiera się je tak, aby współczynniki zmian odłogów były równe zeru.
Todi reshta członkowie sumy niezależnej. Pozostałe viide, scho
Potencjalnie opłacalne:
Zasugerował:
W (3) reprezentujemy:
Pozbądźmy się jeszcze jednego mnożnika. Ur-e (6) logarytm pomnożony przez i podsumę:
Nieistotny mnożnik Lagrange'a stał się możliwy do wykonania.
Pozostałe prawo Boltzmanna zostanie napisane:
Reprezentujemy w (8) wartości
Chinnik Boltzmann
Innymi słowy, Boltzmann został zapisany tak:
Oczywiście w temperaturze bliskiej zeru bezwzględnego. na liniach przebudzenia nie ma żadnych cząsteczek. W temperaturze, która nie była niespójna, wstałem dla wszystkich równych tego samego.
- Suma za obozy
§ 3. Suma za obozami cząsteczki i „połączeniami o siłach termodynamicznych”
Oczywiste jest, że mocarstwa mają dużo pieniędzy za obozami molekuły. Po pierwsze, wartość jest nieskończona, a wartość zależy od temperatury, liczby cząstek i objętości układu. Możliwe jest również leżenie w postaci masy cząsteczki, która її tworzy pośpiech.
Dali suma za obozy nie jest wartością bezwzględną, jest przypisana dokładnie do dokładnego mnożnika. Її wartość złoża jest równa energii układu. Często temperaturę zera absolutnego przyjmuje się jako temperaturę cząsteczki o minimalnych liczbach kwantowych.
Ilość za młynami to monotonicznie rosnąca funkcja temperatury:
Wraz ze wzrostem energii rośnie ilość pieniędzy za obozami.
Suma za obozami cząsteczki ma moc multiplikatywności. Energię cząsteczki można ujawnić poprzez sumę progresywnych i wewnętrznych energii molekularnych. Todi sum dla obozów pisać tak:
Możesz to zrobić tak:
W sprawie zniszczenia elektronicznego rivniv jest wymagane wysoka temperatura. W okresie stosunkowo niskich temperatur udział kolivingu elektronicznego jest bliski zeru.
Zero rozdarte stanu elektronicznego
Tse wszystko nazywa się przybliżeniem Borna-Oppenheimera.
Załóżmy, że tę samą kwotę można zastąpić w następujący sposób:
Jeśli jest praktycznie taki sam między sobą, to:
Płodność rivniv
Ta forma zapisu nazywana jest sumą energii równą cząsteczce.
Suma za obozy jest powiązana z termodynamiczną mocą systemu.
Rzućmy okiem na temperaturę:
Viraz został zabrany za entropię
Energia Helmholtza
Znamy występek:
Entalpia i energia Gibbsa:
Utrata pojemności cieplnej:
W pierwszej kolejności wszystkie wartości - ce wzrastają do zera energii, w inny sposób wszystkie równe wartości są obliczane dla układów, w których często można je zapamiętać. W idealnym gazie cząsteczki nie różnią się.
§ 4. Kanoniczna dystrybucja Gibbsa
Gibbs, propagując metodę zespołów statystycznych lub termodynamicznych. Ensemble - tse świetnie, ale nie ma niezgodności, liczba podobnych układów termodynamicznych, które w różnych mikrostanach. Zespół mikrokanoniczny charakteryzuje się konsekwencją. Zespół kanoniczny May Postiyni. Rozpodіl Boltsman buv vvedeniya dla zespołu mikrokanonicznego, przejdźmy do kanonicznego.
Jaka jest wydajność jednego mikrostanu w układzie w termostacie?
Gibbs rozumie zespół statystyczny. Widocznie świetny termostat, być może do nowego zestawu - jednak układy w różnych mikrostanach. Daj spokój m- Liczba systemów w zespole. W obozie i systemy perebuyat.
W zespole kanonicznym odłamki mogą być realizowane z inną energią, a następnie oczyszczane, która jest przestarzała pod względem tej samej energii, która śmierdzi kłamaniem.
Idźmy є obóz, de energia układu i її równe entropii. Tsіy system vіdpovіdaє microstanіv.
Energia Helmholtza stała się całym zespołem.
Jeśli zrównasz energię wewnętrzną z energią, to
Todi ymovіrnіst stanie się droższy
W takiej randze umovirnosti, które są warte różnych energii, leżą w energii systemu, ale może być inaczej.
- kanoniczny podział Gibbs
- elastyczność w stosunku do makrostanu
|
§5
Kwota za stanowiskami systemu
Funkcja stanie się systemem i może mieć moc multiplikatywności. Aby pokazać energię systemu na pierwszy rzut oka:
Okazało się, że istnieje połączenie z systemem zlokalizowanych cząstek. Liczba mikrostacji dla cząstek niezlokalizowanych będzie mniejsza. Todi:
Moc Koristuyuschie w mnożniku, otrimaemo:
§ 6. Suma progresywna za obozy.
Moc TD monoatomowego gazu doskonałego
Przyjrzyjmy się jednoatomowemu gazowi doskonałemu. Cząsteczka wchodzi jako punkt, ponieważ masa i budowla mogą się poruszać w przestrzeni. Energia jest tak często droga:
Taki ruch może mieć trzy poziomy swobody, które można sobie wyobrazić dzięki energii patrzenia na trzy magazyny. Spójrzmy na współrzędne ruh uzdovzh x.
Z mechaniki kwantowej:
Postuluj tzw.
