Заданне 5.
Статистическая физика изучает свойства ансамблей, состоящих из большого числа простых систем, таких, как молекулы в газе, атомы в кристалле, звёзды в Галактике. Главная цель статистической физики – описать поведение ансамбля в целом на основе анализа свойств и особенностей взаимодействия составляющих его систем.
Напомним что классическая термодинамика основана на эмпирических результатах, которые были обобщены и сформулированы в виде ряда законов – начал. Эти законы позволяют получать соотношения между различными величинами, характеризующими механические и тепловые процессы. Физические величины, используемые в термодинамике, можно условно разделить на три группы.
К первой группе относятся внешние параметры системы, определяемые внешними условиями, в которых она находится. Типичными примерами внешних параметров являются объём сосуда, в котором содержится газ, число частиц в системе, величины известных внешних полей.
Ко второй группе относятся механические величины, характеризующие частицы, составляющие систему, например их импулься, энергия.
К третьей группетермодинамических величин относятся те, которые не имеют какого-либо “микроскопического” смысла и понять их можно только на “макроскопическом” уровне. Такие величины представляют собой примеры коллективных свойств, характеризующих взаимодействие и поведение всех частиц ансамбля. В качестве примера приведём температуру: можно определить энергию отдельной молекулы, но нельзя говорить о её температуре, поскольку температура характеризует всю систему в целом.
Статыстычная фізіка вывучае ўласцівасці ансамбляў, якія складаюцца з вялікай колькасці простых сістэм, такіх, як малекулы ў газе, атамы ў крышталі, зоркі ў Галактыцы. Галоўная мэта статыстычнай фізікі - апісаць паводзіны ансамбля ў цэлым на аснове аналізу уласцівасцяў і асаблівасцяў ўзаемадзеяння складнікаў яго сістэм.
Нагадаем што класічная тэрмадынаміка заснаваная на эмпірычных выніках, якія былі абагульнены і сфармуляваны ў выглядзе шэрагу законаў - пачаў. Гэтыя законы дазваляюць атрымліваць суадносін паміж рознымі велічынямі, якія характарызуюць механічныя і цеплавыя працэсы. Фізічныя велічыні, якія выкарыстоўваюцца ў тэрмадынамікі, можна ўмоўна падзяліць на тры групы.
Да першай групы ставяцца знешнія параметры сістэмы, вызначаныя знешнімі ўмовамі, у якіх яна знаходзіцца. Тыповымі прыкладамі знешніх параметраў з'яўляюцца аб'ём пасудзіны, у якім утрымліваецца газ, колькасць часціц у сістэме, велічыні вядомых знешніх палёў.
Да другой групы ставяцца механічныя велічыні, якія характарызуюць часціцы, якія складаюць сістэму, напрыклад іх импулься, энергія.
Да трэцяй группетермодинамических велічынь ставяцца тыя, якія не маюць якога-небудзь "мікраскапічнага" сэнсу і зразумець іх можна толькі на "макраскапічных" узроўні. Такія велічыні ўяўляюць сабой прыклады калектыўных уласцівасцяў, якія характарызуюць ўзаемадзеянне і паводзіны ўсіх часціц ансамбля. У якасці прыкладу прывядзем тэмпературу: можна вызначыць энергію асобнай малекулы, але нельга казаць аб яе тэмпературы, паколькі тэмпература характарызуе ўсю сістэму ў цэлым.