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文檔簡介

1、第九章 系綜理論習題9.1證明在正則分布中熵可表為其中是系統處在態的概率。證:熵的統計表達式是 (1)多粒子配分函數 (2) (3)由(2)知 (4) (5)(4)X(5)代至(3)得;于是證明2:準備工作習題9.2試用正則分布求單原子分子理想氣體的物態方程,內能和熵證: 符號 習題9.5 試根據正則分布導出實際氣體分子的速度分布。解:實際氣體的能量表達式為 (1)由正則分布,系統處在態的概率是,也就是說,第1,2,N個粒子的動量分別處在,位置分別處在范圍內的概率是對于任意1個分子比如第m個分子,位置處在體積V內,動量處在范圍內的概率是將上式對除以外的變量進行積分即由此可見,實際氣體分子也遵從

2、麥氏速度分布。習題9.12用巨正則分布導出單原子分子理想氣體的物態方程,內能,熵和化學勢。解:巨配分函數的定義是 (1)上式可改寫為 (2)其中是個粒子的正則配分函數 (3)代入(2)求得巨配分函數為 (4)巨配分函數對數是 (5)系統的平均粒子數為 (6)由此定出 (7)由進一步得粒子的化學勢為 (8)系統的內能 (9)上式的計算用到式(6)的結果。氣體的物態方程是 (10)即 (11)系統的熵是 (12)將(6)(7)的結果代入(12)得 (13)習題9.17利用巨正則分布導出玻耳茲曼分布。解: 巨正則分布為 (1)巨配分函數是 (2)假設系統只含一種近獨立粒子,粒子的能級為,當粒子在各能級的分布為時,系統的粒子數和能量為 (3)(2)式對N,S的求和可以變換為對一切可能的分布求和,并乘上一個分布所對應的系統的微觀狀態數。在粒子不可分辨且滿足的情況下,一個分布所對應的系統的微觀狀態數 (4)巨配分函數是可以表示為

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