Keadaan mikro (mekanika statistika)

Pada mekanika Statistik, sebuah 'microstate adalah konfigurasi mikroskopik tertentu dari [sistem [termodinamika]] bahwa sistem dapat menempati dengan probabilitas tertentu dalam perjalanan nya fluktuasi termal. Sebaliknya, 'macrostate yang sistem mengacu pada sifat makroskopik, seperti yang temperatur dan tekanan

Macrostate Sebuah ditandai dengan distribusi probabilitas keadaan yang mungkin melintasi tertentu statistik ensemble dari semua microstates. Distribusi ini menjelaskan [probabilitas []] untuk menemukan sistem dalam microstate tertentu. Dalam [batas [termodinamika]], yang microstates dikunjungi oleh sistem makroskopik selama fluktuasi semua memiliki sifat-sifat makroskopik yang sama.

Mikroskopis definisi konsep termodinamika

Mekanika statistik menghubungkan sifat termodinamika empiris sistem untuk distribusi statistik dari sebuah ensemble dari microstates. Semua sifat termodinamika makroskopik sistem dapat dihitung dari fungsi partisi yang merangkum energi dari semua microstates nya.

Setiap saat sistem didistribusikan di sebuah ensemble dari N microstates, masing-masing dilambangkan dengan i, dan memiliki probabilitas pendudukan p _i </ sub> energi, dan <math> E_i </ math>. Ini microstates membentuk satu set diskrit seperti yang didefinisikan oleh kuantum mekanika statistik, dan <math> E_i </ math> adalah tingkat energi dari sistem.

Internal energi

Energi internal adalah energi berarti dari sistem

<math> U = \ langle E \ rangle = \ sum_ {i = 1} ^ N p_i \, E_i \ </ math>.

Ini adalah pernyataan mikroskopis dari [hukum [pertama termodinamika.]]

Entropi === === Yang absolut entropi secara eksklusif tergantung pada probabilitas dari microstates dan didefinisikan sebagai

<math> S =-k_B \, \ sum_i p_i \ ln \, p_i, </ math>

mana <math> k_B </ math> adalah konstanta Boltzmann.

Entropi diformulasikan oleh [hukum [kedua termodinamika.]] Para hukum ketiga termodinamika konsisten dengan definisi ini, karena nol berarti entropi bahwa macrostate sistem mengurangi ke microstate tunggal.

Panas dan kerja === === Panas adalah transfer energi yang berkaitan dengan tindakan, teratur mikroskopis pada sistem, yang terkait dengan melompat di tingkat energi s sistem.

Kerja adalah transfer energi yang berkaitan dengan efek dari suatu tindakan, memerintahkan makroskopik pada sistem. Jika tindakan ini bertindak sangat lambat maka Teorema Adiabatik menunjukkan bahwa ini tidak akan menyebabkan lonjakan tingkat energi dari sistem. Energi internal sistem hanya dapat berubah karena perubahan energi dari tingkat energi sistem.

Definisi mikroskopis panas dan kerja adalah sebagai berikut:

<math> \ Delta W = \ sum_ {i = 1} ^ N p_i \, dE_i </ math>

<math> \ Delta T = \ sum_ {i = 1} ^ N E_i \, dp_i </ math>

sehingga

<math> ~ Du = \ delta W + \ delta T. </ math>

Kedua definisi di atas panas dan kerja antara ekspresi beberapa statistik mekanika di mana jumlah yang sesuai dengan kasus kuantum tidak dapat diubah menjadi integral dalam batas klasik dari microstate kontinum . Alasannya adalah bahwa microstates klasik biasanya tidak didefinisikan dalam hubungannya dengan kuantum terkait tepat microstate, yang berarti bahwa ketika bekerja mengubah energi yang berkaitan dengan tingkat energi dari sistem, energi microstates klasik tidak mengikuti perubahan ini.

Lihat juga == ==

• Quantum statistik mekanika
• Derajat kebebasan (fisika dan kimia)
• Ergodic hipotesis
• Tahap spasi

Pranala luar

• ~ judith/stat_therm/node57.html Beberapa ilustrasi dari microstates vs macrostates