统计力学

---

介绍

统计力学被广泛认为是现代物理学的支柱之一。该主题在研究具有多个自由度的物理系统时非常有用。这种方法结合了概率论、统计方法和微观物理定律。统计力学这一术语最早由 J. Willard Gibbs 于 1884 年提出。这种力学在获得将热力学量与微观行为联系起来所需的确切方法方面具有很大的优势。

统计力学：定义

这是理论物理学的一个分支，研究概率论的应用以及系统状态特别不确定时机械系统的平均行为。该研究领域最常见的应用是大型系统的热力学特性研究。统计力学本身又细分为两个子领域：统计热力学和统计力学。

这种力学特别有助于详细概述将热力学量与微观行为联系起来的相关方法。这种力学的统计性质也为在一定可量化的自由度范围内扩展热力学定律开辟了新的视野。

统计力学：原理

两种类型的力学支配着物理学的运作，一种是经典力学，另一种是量子力学。根据 Cowan (2021) 的说法，然而，它有一个标准的数学方法来确定其特性。虽然需要注意的是，日常经验和理论概述的定律之间存在一定程度的脱节，因为没有必要在微观层面上研究这些定律来研究每个分子的同时位置和速度，这在人类尺度上尤其难以进行这项研究。

统计力学有助于弥合实践经验与知识严重不完整定律之间观察到的脱节。这是通过增加对系统状态的一些不确定性来实现的。

然而，考虑到所有技术细节，普通力学只考虑单一状态的行为。另一方面，统计力学引入了统计系综，这是一个由多个状态下系统相互依赖的虚拟副本的大集合。

统计热力学

统计热力学可用于推导多个物体的经典热力学，这些物体根据物体中存在的粒子的特性来表示。正如 Feynnman (2018) 指出的那样，它还有助于建立粒子之间相互作用的关系。简单来说，统计热力学提供了处于热力学平衡状态的材料的宏观方面之间的联系。它还指出了材料组成粒子的微观行为和运动。

另一方面，统计力学涉及动力学，并且仅关注统计平衡。

非平衡热力学

许多物理现象都涉及对处于平衡状态的准热力学过程感兴趣。一些例子如下所示。根据 Prigogine (2017) 的说法，这是由材料内部运动引起的热传递，而这种运动主要由温度中的显着不平衡驱动。

导体中所观察到的电荷相对运动所传输的电流，完全由电压状态中的不平衡所调制。材料之间发生的 spontan 自发化学反应受自由能降低的控制。一般来说，可以定义非平衡条件是一个不可逆过程。它与几个因素相关，例如摩擦、量子退相干和耗散。非平衡热力学还控制着由多个外力驱动的系统。

结论

统计力学被认为是现代物理学理论研究的主要分支之一。这项研究对于研究具有多个独立自由度的物理系统至关重要。该研究方法通常基于多种理论，包括概率论、统计方法以及微观层面的相关物理定律。这种力学中有一种统计方法有助于在有限的自由度范围内扩展热力学定律。

常见问题

问 1. 什么是统计力学？

答. 统计力学是与理论物理学分支相关的研究。统计力学主要有利于使用各种力学，这些力学对于提供将热力学量与非常微小的微观水平研究联系起来的确切方法至关重要。

问 2. 热力学和统计力学之间有什么关系？

答. 统计力学与热力学的方面密切相关，因为它有助于推导出热力学的最古老的定律和原理。这是通过对原子和分子的统计方法来实现的。对于某种材料模型，这种机制甚至允许个人评估材料常数。

问 3. 与统计力学相关的假设是什么？

答. 关于基本假设的统计力学指出，随着时间的推移，提供的微观状态下的孤立系统很可能保持在该微观状态，在这种情况下，能量平均分配。

问 4. 谁创造了统计力学这个术语？

答. 统计力学这个术语是由 J. Willard Gibbs 首次提出的；他是一位美国数学物理学家。他早在 1884 年就提出了这个术语。他在他的著作《静态力学的基本原理》中概述了这些原理。