تفاوت ریزگردها و ماکرواستاتها در مکانیک آماری چیست؟


پاسخ 1:

مرجع: www.theory.physics.manchester.ac.uk

ترمودینامیک کلاسیک سیستم های ماکروسکوپی را با استفاده از چند متغیر (توابع حالت) توصیف می کند: دما ، فشار ، حجم و ... با این حال ، چنین سیستمی در واقع از اتم ها تشکیل شده است ، به همین دلیل توصیف بسیار جامع تری باید در اصل امکان پذیر باشد: ما می توانیم حالت کوانتومی همه اتم ها را مشخص کنیم. حالت خرد.

البته به محض اینکه اتم ها با هم ارتباط دارند ، این حالت خیلی سریع تغییر می کند - شاید 10 بار در ثانیه. با این حال ، ماکرواستات مشاهده شده (P ، V ، T) تغییر نمی کند. بسیاری از ریزگردهای مختلف همه با یک حالت کلان مطابقت دارند.

این نشان می دهد که ما می توانیم رفتار متوسط ​​ماکروسکوپی سیستم را با میانگین ریزگردهای مربوطه محاسبه کنیم.

ماکرواستات: فشار ، حجم ، دما ، چگالی و غیره یک سیستم

ریزگردها: مجموعه ای از موقعیت ها ، سرعت ، چرخش ذرات جداگانه (اتم ها ، مولکول ها ، یون ها و غیره) یک سیستم در یک نقطه خاص از زمان.


پاسخ 2:

من در زمینه مکانیک آماری تجربه زیادی ندارم ، اما طبق تحقیقات من ، "میکرواستات" به توضیحی از سیستم اشاره دارد که براساس حالات عناصر فردی سیستم است. با استفاده از یک سیستم ترمودینامیکی ، هر میکرواستات Mi از سیستم مجموعه ای از موقعیت ها {qi} برای i = 1 ، ... ، 3N است (در سه بعد مجموعه دیگری از مختصات را برای درجات داخلی آزادی مانند اضافه می کند. چرخش) که موقعیت و سرعت هر ذره را توصیف می کند. همانطور که تصور می کنید ، برای N بزرگ (به عنوان مثال N = 10 ^ 23) این از کنترل خارج می شود. علاوه بر این ، احتمال وجود سیستم در Microstate Mi نسبتاً کم است ، زیرا ریزگردهای مختلف زیادی وجود دارد که سیستم می تواند از آن استفاده کند.

از طرف دیگر "ماکرواستات" توصیفی از وضعیتی است که مبتنی بر خصوصیات ماکروسکوپی سیستم است: دما ، فشار ، حجم ، انرژی داخلی و نظایر آن. میکرواستات های بسیار زیاد برای هر ماکرواستات وجود دارد که به همان ماکرواستات منتهی می شود: برای مثال ، اگر سرعت (اما نه موقعیت) دو ذره گاز را تعویض کنید ، ماکرواستات تغییر نمی کند ، اما میکرواستات متفاوتی دارید.

برای اطلاعات بیشتر به این ویدیو مراجعه کنید: ماکرواستاتها و میکرواستات | انرژی داخلی فرهنگستان خان


پاسخ 3:

میکرواستات به شرح میکروسکوپی در مورد کلیه زیر سیستم ها (اجزای) سیستم اشاره دارد. در یک سیستم گازی ایده آل ، با مشخص کردن مختصات و تکانه ذرات می توان این کار را انجام داد. به هر حال خیلی مسخره است.

برای یک سیستم مغناطیسی با قطرهای مولکولی ، می توان لحظات مغناطیسی کمی اندازه گیری شده از هر ذره را نیز به عنوان یک میکروسکوپی مشخص کرد.

با این حال ، یک ماکرواستات با مشخص کردن متغیرهای به اصطلاح ماکروسکوپی مانند انرژی و آهنربایی ، به توصیف ماکروسکوپی یک سیستم اشاره دارد.

بلافاصله مشخص است که برای یک ماکرواستات داده شده می تواند تعدادی از ریزگردها وجود داشته باشد که باعث بروز چنین ماکرواستات می شود. چنین میکرو حالتهایی به عنوان ریز حالتهای در دسترس شناخته می شوند و تعداد چنین میکرو حالت هایی برای یک حالت کلان خاص به عنوان احتمال ترمودینامیکی کلان حالت شناخته می شود.

به عنوان مثال ، تعدادی از تنظیمات لحظه مغناطیسی مختلف (هر کدام دارای یک میکرواستات متفاوت هستند ، به شرط آنکه دوقطبی ها از یکدیگر قابل تشخیص باشند) می توانند منجر به همان مغناطیس شدن شوند که این خاصیت ماکروسکوپی است.


پاسخ 4:

میکرواستات به شرح میکروسکوپی در مورد کلیه زیر سیستم ها (اجزای) سیستم اشاره دارد. در یک سیستم گازی ایده آل ، با مشخص کردن مختصات و تکانه ذرات می توان این کار را انجام داد. به هر حال خیلی مسخره است.

برای یک سیستم مغناطیسی با قطرهای مولکولی ، می توان لحظات مغناطیسی کمی اندازه گیری شده از هر ذره را نیز به عنوان یک میکروسکوپی مشخص کرد.

با این حال ، یک ماکرواستات با مشخص کردن متغیرهای به اصطلاح ماکروسکوپی مانند انرژی و آهنربایی ، به توصیف ماکروسکوپی یک سیستم اشاره دارد.

بلافاصله مشخص است که برای یک ماکرواستات داده شده می تواند تعدادی از ریزگردها وجود داشته باشد که باعث بروز چنین ماکرواستات می شود. چنین میکرو حالتهایی به عنوان ریز حالتهای در دسترس شناخته می شوند و تعداد چنین میکرو حالت هایی برای یک حالت کلان خاص به عنوان احتمال ترمودینامیکی کلان حالت شناخته می شود.

به عنوان مثال ، تعدادی از تنظیمات لحظه مغناطیسی مختلف (هر کدام دارای یک میکرواستات متفاوت هستند ، به شرط آنکه دوقطبی ها از یکدیگر قابل تشخیص باشند) می توانند منجر به همان مغناطیس شدن شوند که این خاصیت ماکروسکوپی است.