系綜的熵是如何匯出來的呢?

時間 2021-05-30 18:08:35

1樓:林光爵

正則系綜即N,V, T 固定的樣本集。

乙個玻璃瓶裝著N個質點,放入溫度 T 的恆溫熱浴中,問這N個質點有幾種分布方法?

解答:把瓶子內部空間切成99N格,這N個質點到處跑,其方法數是排列組合,此略。

然而在3N維的動量空間裡,這群質點還有各式各樣的跑法,把跑動方法數寫為W,當瓶裡質點總動能為E,算得W=c* E^(3N/2),

能=E+E/N,則W=c* [E+E/N]^(3N/2),

能=E+2E/N,則W=c* [E+2E/N]^(3N/2),

能=E+3E/N,則W=c* [E+3E/N]^(3N/2),

想把這些方法數全部加起來,加總範圍多寬呢?無限多項嗎,非也。這瓶質點可能得到E+9999E/N 這麼多能量嗎? 熱浴不肯給太多。

熱浴最多肯給瓶子 E*(1+sqrt(N)/N )

所以上述的加總次數大約 sqrt(N) 項就夠了。

接著發現每一項的數值差不多大小,於是拿代表值乘以項數sqrt(N)即等於方法數的加總,把總數取對數是這些質點的熵:

ln[ sqrt(N) * c* E^ (3N/2) ]

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