需要先学习的内容热量与温度、热机由分子运动推导压强

状态数与熵

初始时,在A⁠中放置1⁠个振子,在B⁠中放置3⁠个振子,所有振子的频率相同,共同分配总能量6ε⁠。

熱平衡で、A⁠のエネルギーが0⁠になる確率は?

用公式解释现象

  1. 1计算能量分配方式的数量W全=⁠q+N−1Cq……
  2. 2按A⁠的量子数分别计算分配方式的数量P(k)=⁠WA(k)×⁠WB(6 − k)/⁠W全……
  3. 3计算两个含有大量振子的固体的能量分配方式数W(qA)=⁠WA(qA) × WB(q − qA)……
  4. 4取对数并定义熵S=⁠kB ln W……
  5. 5建立熵随能量的变化率与温度的关系1T=⁠∂S∂E……
  6. 拓展:推导热量传递的方向和分子的分布
  7. 6推导热量传递的方向dS=⁠(1TB − 1TA) dE> 0……
  8. 7求小系统各状态的概率pi∝e−Ei/kB T……
  9. 8推导分子速率的分布f(v)∝v² e−m v²/2kB T……
  10. 9将概率归一化并求平均能量Z = Σi e−Ei/kB T⁠,⟨E⟩ = −∂ ln Z∂β……