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注:大写字母后面的小写字母全部是脚标.
1. 遍历假设:一个孤立系统的能量为 Ei 的任何微观态 i 可以被平等地占据,即概率 Pi = Const.
2. 设一个处于微观态 i 的系统A与一个能量为 E' 的热库A'(A<<A')接触并达到热平衡, A 和 A'合起来是个孤立系统,能量为 E0 = Ei + E' 是个常数,它满足遍历假设,所以,Pi = C D, 这里 C 是系统A 处于微观态 i 的概率,而 D 是热库满足能量 E' = E0 - Ei 的概率。
3. D是E'的函数,D = D(E'), 取对数,f(E') = ln(D(E')), 然后在 E0 附近做个级数展开,得
f(E') = f(E0) + d(f(E0))/dE'* (E'-E0) + ....
4. 由于 Ei << E', 可取一级近似,令d(f(E0))/dE' = beta = 1/kT, 去掉对数,得到
D(E') = D(E0) exp(-Ei/kT)
5. 于是,Pi = C D = C' exp(-Ei /kT),由于总概率为 sum_i Pi = 1,1/C' =配分函数为 Z = sum_i (exp(-Ei /kT)).
有了配分函数就有了一切。这就是正则系综的统计物理. 请全慧大牛指正。
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