مکانیک آماری. مکانیک آماری، یکی از مباحث مطرح در فیزیک است که به سیستم هایی با تعداد متغیرهای بسیار زیاد می پردازد. این متغیرها می توانند ذراتی چون اتم ها، مولکول ها، یا ذرات بنیادی باشند که تعداد آن ها می تواند هم مرتبه با عدد آووگادرو باشد. در این مبحث، با استفاده از خاصیتهای میکروسکوپی این ذرات مانند ساختار اتمی و برهمکنش بین آن ها، اطلاعاتی در مورد خواص ماکروسکوپی سیستم مانند فشار، انتروپی و انرژی آزاد گیبس، از طریق محاسبات و روش های آماری به دست می آید. مثلاً معادله های حالت در ترمودینامیک توسط مدل های میکروسکوپی - آماری مشتق می شوند.
مکانیک آماری شکوفایی خود را قبل از همه، مدیون دانشمندان کلاسیکی نظیر لودویگ بولتزمان، جوسایا ویلارد گیبز و جیمز کلرک ماکسول می باشد.
هدف مکانیک آماری پیش گویی، درک پدیده های ماکروسکوپی و محاسبه خواص آن ها از روی خواص مولکولهای منفرد سازنده آن سیستم است. [ ۱]
مکانیک آماری همانند پلی است که خواص ذرهای ( نتایج مکانیک کوانتومی ) را به خواص ماکروسکوپی ( نتایج ترمودینامیک ) سیستم مربوط می کند.
ترمودینامیک قادر است بین بسیاری از خواص ارتباط برقرار نماید، ولی در رابطه با مقدار آن و علتها هیچ اطلاعاتی نمی دهد. برعکس، در مکانیک آماری صحبت از علتها، چراها و اندازه گیری مقادیر است.
هسته اصلی مکانیک آماری، تمایز بین حالت های خرد و کلان است. یک ریز حالت، پیکربندی دقیق سیستم را نشان می دهد و موقعیت و لحظه تمام ذرات تشکیل دهنده آن را مشخص می کند. در واقع در میکروحالت ها ما جرئیات دقیق سیستم از جمله اینکه هر ذره در چه جایگاهی قرار دارد و چه ویژگی هایی دارد را درنظر می گیریم. در مقابل، یک حالت ماکروسکوپی، سیستم را با استفاده از متغیرهای ماکروسکوپی مانند دما، فشار و حجم توصیف می کند. یعنی به جای بررسی جزء به جزء سیستم کمیت هایی تعریف می کنیم که تحولات سیستم را در مقیاس بزرگ اندازه گیری می کند.
برای مقابله با سیستم های پیچیده، مکانیک آماری مجموعه های ( آنسامبل – Ensemble ) مختلفی را به کار می گیرد که هر کدام با شرایط خاصی مرتبط هستند. مفهوم کلیدی پشت این مجموعه ها تابع پارش ( Partition Function ) است که با Z نشان داده می شود. سه پارامتر مهم در این مجموعه ها یعنی تعداد ذرات، دما و انرژی مشخص کننده نوع آنسامبل ما خواهد بود.
با استفاده از مکانیک آماری می توانیم ترمودینامیک را به مفاهیم آماری متصل کنیم. آنتروپی یک سیستم به تعداد ریز حالت های قابل دسترسی در یک ماکروحالت داده شده مربوط می شود. به عبارتی آنتروپی سنجه ای از میزان بی نظمی در یک سامانه درنظر گرفته می شود. قانون دوم ترمودینامیک که بیان می کند که آنتروپی در یک سیستم ایزوله تمایل به افزایش دارد.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفمکانیک آماری شکوفایی خود را قبل از همه، مدیون دانشمندان کلاسیکی نظیر لودویگ بولتزمان، جوسایا ویلارد گیبز و جیمز کلرک ماکسول می باشد.
هدف مکانیک آماری پیش گویی، درک پدیده های ماکروسکوپی و محاسبه خواص آن ها از روی خواص مولکولهای منفرد سازنده آن سیستم است. [ ۱]
مکانیک آماری همانند پلی است که خواص ذرهای ( نتایج مکانیک کوانتومی ) را به خواص ماکروسکوپی ( نتایج ترمودینامیک ) سیستم مربوط می کند.
ترمودینامیک قادر است بین بسیاری از خواص ارتباط برقرار نماید، ولی در رابطه با مقدار آن و علتها هیچ اطلاعاتی نمی دهد. برعکس، در مکانیک آماری صحبت از علتها، چراها و اندازه گیری مقادیر است.
هسته اصلی مکانیک آماری، تمایز بین حالت های خرد و کلان است. یک ریز حالت، پیکربندی دقیق سیستم را نشان می دهد و موقعیت و لحظه تمام ذرات تشکیل دهنده آن را مشخص می کند. در واقع در میکروحالت ها ما جرئیات دقیق سیستم از جمله اینکه هر ذره در چه جایگاهی قرار دارد و چه ویژگی هایی دارد را درنظر می گیریم. در مقابل، یک حالت ماکروسکوپی، سیستم را با استفاده از متغیرهای ماکروسکوپی مانند دما، فشار و حجم توصیف می کند. یعنی به جای بررسی جزء به جزء سیستم کمیت هایی تعریف می کنیم که تحولات سیستم را در مقیاس بزرگ اندازه گیری می کند.
برای مقابله با سیستم های پیچیده، مکانیک آماری مجموعه های ( آنسامبل – Ensemble ) مختلفی را به کار می گیرد که هر کدام با شرایط خاصی مرتبط هستند. مفهوم کلیدی پشت این مجموعه ها تابع پارش ( Partition Function ) است که با Z نشان داده می شود. سه پارامتر مهم در این مجموعه ها یعنی تعداد ذرات، دما و انرژی مشخص کننده نوع آنسامبل ما خواهد بود.
با استفاده از مکانیک آماری می توانیم ترمودینامیک را به مفاهیم آماری متصل کنیم. آنتروپی یک سیستم به تعداد ریز حالت های قابل دسترسی در یک ماکروحالت داده شده مربوط می شود. به عبارتی آنتروپی سنجه ای از میزان بی نظمی در یک سامانه درنظر گرفته می شود. قانون دوم ترمودینامیک که بیان می کند که آنتروپی در یک سیستم ایزوله تمایل به افزایش دارد.
wiki: مکانیک آماری