Характерная функция состояния

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

  1. ^ 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».


Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Characteristic_state_function&oldid=1099230248"