Головна
Українська Радянська Енциклопедія
Енциклопедичний словник-довідник з туризму
Юридична енциклопедія - Шемшученко Ю.С.
 
Головна arrow Українська Радянська Енциклопедія arrow стад-статус arrow СТАТИСТИЧНА ФІЗИКА
   

СТАТИСТИЧНА ФІЗИКА

— розділ теоретичної фізики, що вивчає властив сті і поведінку макроскопічних тіл, тобто систем, які складаються з величезної кількості однакових мікрочастинок (електронів, атомів, молекул тощо), на основі властивостей і законів руху цих мікрочастинок. Осн. задачами С. ф. є обчислювання значень фіз. величин, якими описуються рівноважні системи (див. Рівновага статистична), і знаходження зв'язків між ними. Рух окремих мікрочастинок може підпорядковуватись законам класичної механіки або квантової механіки. Тому розрізняють класичну С. ф. і квантову статистику. Класична С. ф. описує властивості невироджених газів, систем слабо взаємодіючих молекул тощо. Квантова — властивості систем вироджених частинок; при цьому мікроскопічні частинки залежно від їхніх спінів підпорядковуються Бозе—Ейнштейна статистиці або Фермі—Дірака статистиці. В класичній механіці стан макроскопічної системи визначається набором координат q, й імпульсів р, всіх її частинок. Стан системи відображається точкою у фазовому просторі, а зміна стану — рухом цієї точки вздовж т. з. фазової траєкторії [q = q (t), р = р (t)]. На відміну від механічних, статистичні закономірності не залежать від початкових умов, у яких перебувала система; вони втрачають будь-який зміст при переході до системи з невеликим числом ступенів вільності і не зводяться до механічних закономірностей. В зв'язку з цим поведінка системи описується в С. ф. методами імовірностей теорії. Імовірність dw (р, q) знаходження системи в необмежено малому елементі фазового об'єму (dpdq) поблизу заданої точки (р, q) визначається як dw = - р (р, q) dpdq, де р (р, q) — густина розподілу імовірності, або функція розподілу, що задовольняє умову нормування

Статистична фізика - leksika.com.ua

де Е (р, q)— енергія підсистеми, наз. канонічним розподілом Гіббса (див. Гіббса розподіл). Величина Z наз. статистичним інтегралом і визначається з умови нормування; θ = kТ наз. статистичною температурою (k — Больцмана стала, Т — абс. температура) і залишається сталою для всіх підсистем, що перебувають у статистичній рівновазі. Найпростіший вигляд має канонічний розподіл Гіббса для ідеального газу, енергія якого дорівнює сумі енергії всіх частинок газу. Середнє значення довільної фіз. величини А (р, q), що характеризує досліджувану систему, визначають за формулою

Статистична фізика - leksika.com.ua

Згідно з т. з. ергодичною гіпотезою, усереднення за допомогою функції розподілу еквівалентне усередненню за часом вздовж фазової траєкторії за достатньо великий проміжок часу

Статистична фізика - leksika.com.ua

Для системи, що перебуває в рівноважному стані, середнє значення фізичної величини залишається сталим. Фактичні ж значення величини незначно відрізняються від середнього. Ці відхилення наз. флуктуаціями. Процеси, що відбуваються в системі, задовольняють детальної рівноваги принцип. У квантовій механіці стан мікрочастинки визначається хвильовою функцією. Роль функції розподілу тут виконує статистичний оператор, або матриця густини ώ. Середнє значення довільної фіз. величини f' обчислюється за формулою f=Spf ώ, де Sр — сума діагональних елементів матриці. Важливим результатом С. ф. є встановлення статистичного змісту термодинамічних величин. Це дає змогу вивести закони термодинаміки й обчислити термодинамічні параметри (див. Параметри стану) для конкретних систем. Так, ентропія S пов'язана із статистичною вагою ΔГ (в класичній С. ф. це величина фазового об'єму системи, в квантовій — число різних квантових станів з даною енергією) співвідношенням S = Іn ΔГ. Методи С. ф. застосовують у фізиці газів, рідин, твердих тіл, атомного ядра тощо. Основи класичної С. ф. заклали Р. Клаузіус, Дж. Максвелл, Л. Больцман, Дж. Гіббс, а основи квантової С. ф.— Ш. Бозе, П. Дірак, А. Ейнштейн, Е. Фермі та ін. Літ.: Леонтович М. А. Статистическая физика. М. — Л., 1944; Боголюбов М. М. Лекції з квантової статистики. К., 1949; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, т. 5, т. 9. Статистическая физика, ч. 1—2. М., 1976—78.

О. Г. Ситечко.

 

Схожі за змістом слова та фрази