Κανονικό Στατιστικό Σύνολο

Abstract

The canonical ensemble is developed for thermodynamic states that are characterized by the temperature, the volume and the number of particles. The relationship between the microcanonical ensemble and the canonical one enables the transformation of the results of the first to the second. The fundamental equations and the state laws are determined in the case of monatomic and diatomic gases as well as for mixtures and chemical systems. The latter are most easily treated with the grand canonical ensemble where the number of particles is replaced by the chemical potential as state variable.

Το κανονικό στατιστικό σύνολο αναπτύσσεται με βάση την γενική μέθοδο για μακροσκοπικές καταστάσεις ισoρροπίας που ορίζονται μέσω της θερμοκρασίας, του όγκου και του αριθμού σωματιδίων. Η συσχέτιση με το μικροκανονικό στατιστικό σύνολο δίνει την δυνατότητα μετασχηματισμού των αποτελεσμάτων του πρώτου στο δεύτερο. Το στατιστικό σύνολο εφαρμόζεται στην περίπτωση συστημάτων μονοατομικών, διατομικών μορίων καθώς και σε μίγματα με βάση τις αντίστοιχες αλληλεπιδράσεις των βαθμών ελευθερίας. Καταδεικνύεται ότι στην περίπτωση χημικών αντιδράσεων οι υπολογισμοί δυσκολεύουν, κάτι που επιβάλλει την χρήση του μεγαλοκανονικού στατιστικού συνόλου, όπου ο αριθμός των σωματιδίων δεν αποτελεί μεταβλητή για τον καθορισμό της κατάστασης του συστήματος.