5. Гиббс тәсілі және энтропия
Бұл параграфта энтропияның анықтамасын үлестіру функциясы арқылы анықтаймыз. Ол үшін Гиббс-Гельмгольц теңдеуін қолданайық:
Е шамасы жүйенің энергиясы, ол
/k-ға көбейтеміз
(40)
(41)
(42)
(41) мен (42)-ні (40)-қа қолдансақ:
(43)
(43)-ті түрлендіру үшін біз кез келген физикалық шаманың орташа мәнін ің шамасын еске түсірейік:
(44)
(44) пен (43)-ті салыстырсақ:
(45)
Гиббс тәсілінің энтропиясының анықтамасы (45)-пен беріледі. Осы анықтаманы талдайық: Гиббс тәсілі бойынша энтропия - орташа мәніне пропорционал болады.
Кванттық канондық Гиббс үлестіру функциясы
Бізге берілген кванттық жүйе. Атомдардан,т молекулалардан, нуклондардан, электрондардан құралған жүйе. Жүйенің әр бөлшшегі кванттық обьект. Толық жүйенің күйін сипаттау үшін Шредингер теңдеуін қолданамыз:
(1)
мұндағы, -гамильтонианның меншікті толқындық функциясы
гамильтонианның меншікті мәндері
k=1,2,3…
- энергияларға сәйкес келетін толқындық функциялар
деп белгілейміз.
Бұл ықтималдық толқынды функциялардың модульдерінің квадраттарына тең болады.
Кванттық жүйеге арналған үлестіру функциясы
(2)
квант саны, жүйенің күйін сипаттайтын шама.
(2)- формула кванттық канондық гиббс үлестіру функциясы.
Кванттық жүйенің үлестіру функциясы дискретті. Сол себептен үлестіру функциясының нормалау қатынасынт мына түрде жазамыз.
(3)
индексінде k-сы жоқ шамаларды қосындының алдына шығарамыз:
(4)
(5)
(5)-пен анықталған статистикалық интегралдың ролін атқарады.
(4)-ті (5)-ке пайдалансақ.
(6)
(7)
(8)
(2) формула канондық Гиббс үлестірілімдік функциясы берілген энергия деғгейінде бірінші жүйенің күйлері орнласса, ондай ткүйлерді тазғынған дпе атайды.Күйлердің азғындалуын еске алсақ үлестіру функциясы мына түрде жазылады:
(9)
мұндағы, азғындау еселігі.
(9)-азғындаған күйлерге арналған кванттық канондық Гиббс үлестірілімдік функцтиясы.
Достарыңызбен бөлісу: |