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統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本概念是什么?


實(shí)驗(yàn)室k / 2018-11-09

       統(tǒng)計(jì)力學(xué)的理論基本出發(fā)點(diǎn)是:
       (1)統(tǒng)計(jì)力學(xué)認(rèn)為宏觀系統(tǒng)是由大量粒子組成的體系,體系中每個(gè)粒子與周圍粒子存在有相互作用,因此體系中粒子遵循著某種力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,目前這種微觀粒子力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)兩種,故而統(tǒng)計(jì)力學(xué)亦有兩種:
       經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)——微觀粒子服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律;
       量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)——微觀粒子服從量子力學(xué)規(guī)律。
       故統(tǒng)計(jì)力學(xué)第一個(gè)理論討論出發(fā)點(diǎn)是應(yīng)該明確討論體系中微觀粒子所服從的力學(xué)規(guī)律,這稱作統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。

能量守恒

       (2)由于統(tǒng)計(jì)力學(xué)討論對(duì)象是由大量粒子組成的體系,并且大量粒子在討論體系中呈無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。因此,對(duì)系統(tǒng)中粒子的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、粒子間相互作用以及系統(tǒng)與環(huán)境相互作用的確定是非常困難的。例如,在一定討論條件下,在某一時(shí)刻系統(tǒng)中某個(gè)粒子處于何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將是偶然的。整個(gè)系統(tǒng)處于何種微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也是偶然的。我們只能說這一討論體系可能處于某種狀態(tài),而無法確定地說這一討論體系一定處于某種狀態(tài)。這將影響到我們對(duì)某一個(gè)事件發(fā)生的判斷,一般在數(shù)學(xué)上稱在一定條件下可能發(fā)生也可能不發(fā)生的事件或沒有完全確定結(jié)果的事件稱為隨機(jī)事件。討論隨機(jī)事件的重要理論工具為概率理論,也就是說,統(tǒng)計(jì)力學(xué)討論問題必然要用到概率理論。
       (3)同樣,由于統(tǒng)計(jì)力學(xué)的討論對(duì)象是由大量粒子組成的體系,而這個(gè)討論體系所具有的各種宏觀量均是與此相應(yīng)的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值。在統(tǒng)計(jì)力學(xué)中計(jì)算微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值應(yīng)與能量分布函數(shù)相關(guān)。因而尋求系統(tǒng)中粒子數(shù)按能量分布函數(shù)是統(tǒng)計(jì)力學(xué)中的一個(gè)重要任務(wù),由此可知,尋求微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值,從而導(dǎo)得微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值與宏觀量之間的關(guān)系亦應(yīng)是統(tǒng)計(jì)力學(xué)的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。


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