玻耳茲曼統計

玻耳茲曼統計

玻耳茲曼統計是全同粒子的經典統計法。又稱麥克斯韋-玻耳茲曼統計或經典統計。

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全同粒子的經典統計法。又稱麥克斯韋-玻耳茲曼統計或經典統計。考慮由同一種分子組成的氣體。把每個分子看成近獨立的子系統,它可能有Ki個能量為εi的狀態。設有Ni個分子處於這組狀態中。經典統計中對於狀態的佔有方式沒有限制,而且每個分子都是可以識別的。把Ni個分子放到Ki個狀態中的方式共有
種,於是氣體的熵是
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在保證氣體中總分子數
玻耳茲曼統計
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和總能量
玻耳茲曼統計
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一定的前提下,要求熵達到最大值,即可求得狀態i的平均佔有率或分佈函數ni=Ni/Ki。為此應引入拉氏未定乘子α 和ß,求解
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,
結果是(計算中使用斯特令近似公式ln Ni=N ln N-N)
ni=exp(α+ßεi)。
可以證明α=µ/T,ß=-1/T,µ是化學勢,T是開爾文溫度,這就是玻耳茲曼分佈。它還可以從吉布斯正則分佈,或作為量子統計法的極限得到(見統計物理學)。