Основные понятия и положения

Статистическая физика

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА БАЛЛОВ

РЕЙТИНГОВАЯ АТТЕСТАЦИЯ

1. Объект – равновесный идеальный газ из частиц, находящихся в сосуде объемом V:

газ атомов или молекул;

свободные электроны металла;

электроны и дырки проводимости полупроводника;

фотоны теплового излучения в полости;

фононы в кристалле.

Газ – от греч. χάος – «хаос» – множество частиц, движущихся хаотически.

Частицы идеального газа:

Движутся независимо друг от друга;

Не взаимодействуют друг с другом на расстоянии;

Суммарный объем частиц мал по сравнению с объемом сосуда.

Равновесный газ имеет постоянные во времени макрохарактеристики – температуру, давление, внутреннюю энергию и другие.

2. Частица газа характеризуется в классической механике положением в пространстве и импульсом. Движение частицы описывают уравнения Гамильтона, обобщающие законы Ньютона и формулы кинематики. Основное понятие статистической физики – микросостояние системы – совокупность координат и импульсов всех частиц газа, взятых в один момент времени. С течением времени микросостояние газа изменяется.

3. Для отображения всех возможных микросостояний используется фазовое пространство с размерностью . Каждая точка пространства представляет некоторое микросостояние системы, т. е. включает положения в пространстве и импульсы всех частиц газа. С течением времени микросостояние перемещается по фазовому пространству.

4. Состояние системы как целого называется макросостоянием, ее описывают макрохарактеристики – температура, энергия, давление, энтропия, намагниченность и др. Для стационарной системы макрохарактеристики постоянны во времени. Микрохарактеристики газа, описывающие микросостояние, изменяются хаотически благодаря тепловому движению. Макрохарактеристика получается усреднением микрохарактеристик по фазовому пространству.

5. Задача статистической физики – связать вероятность конкретного микросостояния с макрохарактеристиками газа и использовать эту вероятность для вычисления характеристик процессов в рассматриваемой системе. Для этого используется функция распределения микросостояний по фазовому пространству. Она получается методом Гиббса при помощи теории вероятности.

6. Система, изолированная от окружающей среды, имеющая фиксированную энергию, объем и число частиц, описывается микроканоническим распределением.

7. Система с фиксированной температурой, объемом и числом частиц описывается каноническим распределением.

8. Система с фиксированными температурой, объемом, и с переменным числом частиц описывается большим каноническим распределением.

9. Система квантовых частиц с полуцелым спином (электроны, дырки полупроводника, атомы) описывается распределением Ферми–Дирака.

10. Система квантовых частиц с целым спином (фотоны, фононы, атомы) описывается распределением Бозе–Эйнштейна.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ

Дата добавления: 2014-02-27; просмотров: 342; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!