Mikrotilstand (statistisk fysik)

I statistisk fysik er en mikrostat (den også kaldet mikroskopisk konfiguration eller mikroskopisk tilstand ) den detaljerede specifikation af en mikroskopisk konfiguration af et system. Systemet besøger denne mikrostat under dens termiske udsving.

I modsætning hertil henviser et systems makro-tilstand (også kaldet makroskopisk konfiguration eller også makroskopisk tilstand ) til dets makroskopiske egenskaber, såsom tryk og temperatur . I statistisk fysik er en makrotilstand givet ved en sandsynlighedsfordeling over et givet sæt mikrotilstande.

Dette indebærer, at en given makrotilstand omfatter et stort antal mikrotilstande. Reduktionen af information er vigtig, når man går fra det mikroskopiske niveau til det makroskopiske niveau.

For store systemer er udsving mellem meget forskellige mikrostater mulige, men observation bliver mere og mere usandsynlig, efterhånden som systemet bliver større. Dette dikterer den termodynamiske grænse .

Eksempel

N drejer 1/2

Vi betragter et system sammensat af N- spins , hvor hvert spin kan tage staten eller . ${\ displaystyle | \ uparrow \ rangle}$ ${\ displaystyle | \ downarrow \ rangle}$

N-variabler er derefter nødvendige for at kunne definere systemet på en mikroskopisk måde, det vil sige at kende tilstanden for hver af spins ${\ displaystyle (| \ downarrow \ rangle, | \ uparrow \ rangle, | \ downarrow \ rangle, | \ downarrow \ rangle, | \ uparrow \ rangle, | \ uparrow \ rangle, ...)}$

Makrotilstanden kan defineres ved at kende antallet af spins N, den indre energi U og ved magnetfeltet . Vi kan opnå makrotilstanden for dette system ved kombinationen af konfigurationerne (hvor er antallet af spins i tilstanden ) ${\ vec {B}}$ ${\ displaystyle C_ {N} ^ {n_ {1}} = {N \ vælg n_ {1}}}$ $n_1$ ${\ displaystyle | \ uparrow \ rangle}$

Referencer

Statistisk fysik , Hélène NGÔ, Christian NGÔ, ( ISBN 2-225-81287-X ) .