是否能從統計系綜溫度的定義,得到微觀運動與溫度的關係(特別是非理想氣體)?

時間 2021-06-09 17:46:05

1樓:

Pathria,統計力學,第三章正則系綜,專門開設一節介紹了「能均分定理」和「維里定理」。這是我目前已知講的最細的材料了。

以下僅就「經典統計力學」寫一點。量子情況推廣不難。

1.1 正統的統計力學中,要先定義相點密度 。一般有 。

是最常見的,但是此處 可以人為選取,只要滿足Liouville定理即可。微正則系綜裡,此相點密度是一常數。

1.2 要把「統計」和「力學」聯絡起來,還需要熵的定義:

是系統的自由度。一般不考慮約束, 個粒子就有 自由度。

而 是系統的狀態數,正比於相空間裡等能面附近薄球殼體積。 維球體積、面積求算公式在大部分統計力學的教科書裡都有,如Pathria第三版附錄C。但一般只需了解其與半徑 次方成正比即可。

對於理想氣體(非理想氣體用這個思路也是一樣計算),有:

這裡係數不重要,求導的時候全消去。

最後一步成立是因為 ,熱力學極限下所有系綜得到的熱力學量全都相等。

如果是諧振子,計算思路一樣,就是求「 維空間中薄球殼」這一步複雜一點罷了。

對理想氣體:

是理想氣體的熱德布羅意波長。

在正則系綜中的好處是如果系統有勢能,勢能部分也好算

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