☆お勉強しようUz☆ 物理.統計力学

2016/8-2012/10 Yuji.W

☆粒子3個のボルツマン分布

◎ ボルツマン分布 総エネルギーを指定した場合、各粒子が違った状態を取る場合が多い傾向にある ☆Maxwell distribution Maxwell-Bolzmann distribution

◇ ベクトル<A> 縦ベクトル<A) 単位ベクトル<-u> 内積* 外積# 微分;x 時間微分' 10^x=Ten(x) exp(i*x)=expi(x) 共約複素数\z 物理定数.

☆粒子3個の場合☆

◎ 全エネルギーを指定した時に、それぞれの粒子はどのようなエネルギーを取る場合が最も起こり安いのか?

◆ 粒子3個(区別できる) エネルギー状態が3つ E0=0_J E1=1_J E2=2_J

その状態にある粒子の数 N0,N1,N2 N0+N1+N2=3

全エネルギー E=N1+2*N2_J

粒子は区別しているので、全部で 3^3=27 通り その 27通りは、等確率で起きるとする。「等確率の原理

★ N0=3 E=0_J  N0=2,N1=1 E=1_J  N0=N1=N2=1 E=3_J

■ 最小エネルギー 0_J 最大エネルギー 2*3=6_J

エネルギーを指定した時に、それぞれ何通りの起き方があるか調べる。

E_J

 0 

 1 

 2 

 3 

 4 

 5 

 6 

E2 の個数

0

0

1

0

0

1

2

1

2

3

E1 の個数

0

1

0

2

3

1

0

2

1

0

E0 の個数

3

2

2

1

0

1

1

0

0

0

何通り

1

3

3

3

1

6

3

3

3

1

合計何通り

1

3

6

7

6

3

1

■ E=3_J になるのが起きやすい。さらに、別々のエネルギー状態をとるのが起こりやすい。 

■ 平均 E
=(1*3+2*6+3*7+4*6+5*3+6*1)/27
=(3+12+21+24+15+6)/27
=81/27
=3

☆粒子4個の場合☆

◆ 粒子4個(区別できる)

エネルギー状態が4つ E0=0 E1=1_J E2=2_J E3=3_J

その状態にある粒子の数 N0,N1,N2,N3 N0+…+N3=4

全エネルギー E=N1+2*N2+3*N3_J

■ 最小エネルギー 0_J 最大エネルギー 3*4=12_J

エネルギーを指定した時に、それぞれ何通りの起き方があるか調べる。粒子は区別しているので、全部で 4^4=256 通り

E=3_J の場合

分布

A

B

C

3_J

0

0

1

2_J

0

1

0

1_J

3

1

0

0_J

1

2

3

何通り

4

12

4

 [分布B]が最も起こりやすい

E=4_J の場合

分布

A

B

C

D

E

3_J

1

0

0

0

0

2_J

0

2

1

0

2

1_J

1

0

2

4

2

0_J

2

2

1

0

0

何通り

12

6

12

1

6

 [分布A]と[分布C]が最も起こりやすい

E=5_J の場合

分布

A

B

C

3_J

1

0

1

2_J

1

2

0

1_J

0

1

2

0_J

2

1

1

何通り

12

12

12

 3つの分布が、同様に起こる

E=6_J の場合

分布

A

B

C

3_J

0

1

2

2_J

2

1

0

1_J

2

1

0

0_J

0

1

2

何通り

6

24

6

 [分布B]が最も起こりやすい

ボルツマン分布 総エネルギーを指定した場合、各粒子が違った状態を取る場合が多い傾向にある。

 粒子3個のボルツマン分布 

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