Частное соотношение между статистической суммой ансамбля
Характерная функция состояния или потенциал Массье [ 1] в статистической механике относится к определенному соотношению между статистической суммой ансамбля .
В частности, если функция распределения P удовлетворяет условию
P = exp ( − β Q ) ⇔ Q = − 1 β ln ( P ) {\displaystyle P=\exp(-\beta Q)\Leftrightarrow Q=-{\frac {1}{\beta }}\ln(P)} или P = exp ( + β Q ) ⇔ Q = 1 β ln ( P ) {\displaystyle P=\exp(+\beta Q)\Leftrightarrow Q={\frac {1}{\beta }}\ln(P)} где Q — термодинамическая величина, то Q известна как «характеристическая функция состояния» ансамбля, соответствующего «P». Бета относится к термодинамической бета .
Примеры Микроканонический ансамбль удовлетворяет , следовательно, его характеристическая функция состояния равна . Ω ( U , V , N ) = e β T S {\displaystyle \Omega (U,V,N)=e^{\beta TS}\;\,} T S {\displaystyle TS} Канонический ансамбль удовлетворяет , следовательно, его характеристической функцией состояния является свободная энергия Гельмгольца . Z ( T , V , N ) = e − β A {\displaystyle Z(T,V,N)=e^{-\beta A}\,\;} A {\displaystyle A} Большой канонический ансамбль удовлетворяет , поэтому его характеристической функцией состояния является Большой потенциал . Z ( T , V , μ ) = e − β Φ {\displaystyle {\mathcal {Z}}(T,V,\mu )=e^{-\beta \Phi }\,\;} Φ {\displaystyle \Phi } Изотермически -изобарический ансамбль удовлетворяет , поэтому его характеристической функцией является свободная энергия Гиббса . Δ ( N , T , P ) = e − β G {\displaystyle \Delta (N,T,P)=e^{-\beta G}\;\,} G {\displaystyle G} Функции состояния — это те, которые говорят о равновесном состоянии системы.
Ссылки ^ Балиан, Роджер (1 ноября 2017 г.). «Франсуа Масье и термодинамические потенциалы». Comptes Rendus Physique . 18 (9–10): 526–530. Бибкод : 2017CRPhy..18..526B. дои : 10.1016/j.crhy.2017.09.011 . ISSN 1631-0705. «Потенциалы Массье [...] непосредственно восстанавливаются как логарифмы статистических сумм».