13-ші дәріс жоспары
Гиббстің каноникалық үлестірілуі. Гиббстің үлкен каноникалық үлестірілуі және оның реалды системаларға қолданылуы (1 сағат).
Дәріс мазмұны
Каноникалық үлестірілулер бір физикалық шаманың жалпылама координата, жалпылама импульстер арқылы үлестірілуін айтады. Ал микроканоникалық десек өте кішкентай фазалық көлем үшін алынған фазалық нүктелердің микрокүйлері үшін жалпылама импульс пен жалпылама координата бойынша үлестірілуі деген сөз. Микроскопиялық үлестірілуге энергетикалық деңгейлер элементтерінің орналасуын айтады (атом ішінде)
Бұл Е деңгейден деңгейі арасындағы табылудың ықтималдығы. Мысалы: деңгейі үшін қарастырайық. -энергетикалық деңгейдің ені.
Мұндай энергетикалық деңгейлердің ядроның ішіндегі протон мен нейтрон орналасқан энергетикалық деңгейлерде де кезігеді. Ол энергетикалық деңгейлер жиі орналасқан, біріне-бірі қосылып кетеді. Жекешеленген тұйық система үшін энергетикалық үлестірілуін фаза бойынша микроканоникалық үлестіру дейді
Біз өзінің энергиясын алмастыра алатын термостаттағы системаның каноникалық үлестіруін қарастырдық. Бірақ статистикалық физикада энергиясын ғана емес, бөлшектер санын да өзгертетін системалар кездеседі. Мыс: сұйық бетіндегі пар (бу) молекулалар сұйықтан буға, будан сұйыққа өте алады. Сондықтан әр системалы бөлшектердің санын өзгермелі система деп қарауға болады.
= (1) (химиялық потенциал)
(,V,) (2)
-үлкен термодинамикалық потенциал.
(dx) 6N= (dx) (3)
- анықталған бөлшегі бар система үшін
dw(х)=(dx)
Бөлшектер саны өзгертіп отыратын система 0-ден -ке өзгереді.
(3)
Бұл функция бөлшектер саны өзгермелі системалар үшін үлестіруді анықтайды.
(4)
Осыған қарап, бөлшектер саны өзгермелі системалар үшін қолданып кез келген шаманың F(N,X) орта мәнін анықтайтын формуланы жазамыз.
= (5)
e (6)
(7)
ның термодинамикалық мағынасын түсіну үшін оның дербес туындысын табу керек
; ; ;
()=()=()= -S
== -р; = -N
Гиббстің үлкен каноникалық үлестіруі үшін күй интегралы былай жазылады:
Z=(dx)
14-ші дәріс жоспары Гиббстің үлестіруін реалды системаларға қолдану (1 сағат)
Дәріс мазмұны
1) Термодинамикалық функцияларды күй интегралы арқылы өрнектеу
(dx)=1 (1)
(dx)= - (2)
(dx) ; күй интегралы деп аталады.
Күй интегралының статистикалық физикада маңызы зор. Күй интегралы системаның ішкі күйін сипаттайды. Себебі, интеграл системаның барлық микро күйлерінен алынады.
Термодинамикалық функциясы системаның микроскопиялық параметрі бойынша есептеу статистикалық физиканың негізгі қасиеті. Алдымен еркін энергия арқылы өрнектелетін қысымды табайық.
P= - (3)
(2)-ні (3)-ке қоямыз
(4)
Осы формула система күйінің термодинамикалық теңдеуін .береді. Осы (4) – формуланың оң жағы көлем мен температураға байланысты. .Күй теңдеуінің 2-ші жағын -көлемге көбейту арқылы таныс түрге келтіруге болады
(5)
Біз қарастырып отырған системаның энтропиясы еркін энергиямен мынадай байланысты.
S = - (6)
(7)
(8)
Ішкі энергия U-ды біле отырып тұрақты көлемдегі жылу сыйымдылығын есептеуге болады:
(9)
(10)
Достарыңызбен бөлісу: |