Читать онлайн «Введение в статистическую механику: краткий курс»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. АКМУЛЛЫ Введение в статистическую механику Уфа 2007 УДК 536 ББК 22. 317 В 17 Печатается по решению редакционно-издательского совета Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы Введение в статистическую механику (краткий курс) / сост. З. В. Гареева [Текст]. – Уфа: Изд-во БГПУ, 2007. – 32с. В пособии «Введение в статистическую механику» кратко излага- ются основные понятия и уравнения статистической механики, предусмот- ренные учебной программой физико-математических специальностей пе- дагогических университетов: понятие фазового пространства, функции распределения, микроканоническое, каноническое распределения, флук- туации и другие вопросы, составляющие аналитический аппарат статисти- ческой механики. Пособие состоит из девяти разделов и предназначено для студентов пятых курсов физико-математических специальностей педагогического университета. Составитель З. В. Гареева, канд. ф. -м. наук. Рецензенты: Р. М. Вахитов, д-р ф. -м. наук; И. А. Фахретдинов, д-р ф. -м. наук. © Издательство БГПУ, 2007 2  ВВЕДЕНИЕ Статистическая физика изучает системы, состоящие из очень большого числа частиц: молекул, атомов, ионов и др. Основная задача статистической физики – изучение связи макроскопических свойств изучаемых систем со свойствами и законами движения микрочастиц, составляющих данную систему. При этом возможна как задача нахож- дения макроскопических свойств системы по известным свойствам со- ставляющих ее частиц, так и обратная задача, т. е. нахождение свойств частиц, составляющих систему по ее макроскопическим свойствам. Постановка такой задачи вытекает из реальности микрочастиц (молекул, электронов, фотонов и др. ). Почти все физические тела со- стоят из огромного числа частиц. Это накладывает особые условия на метод исследования подобных объектов. Невозможно проследить за движением отдельных частиц, составляющих такую систему. В этих случаях проявляются новые статистические закономерности. Поэтому молекулярная теория вещества является статистической теорией. Ста- тистические закономерности дают возможность определить средние значения величин и оценивать вероятности любых других возможных значений. Таким образом, методом статистической физики является статистический метод, основанный на теории вероятностей. Статистическая физика – это статистическая теория систем мно- гих частиц, непосредственно связанная с термодинамикой. В случае равновесия макроскопической системы законы для средних величин, получающиеся в статистической физике, совпадают с законами термо- динамики. Таким образом, статистическая физика обосновала термоди- намические закономерности. Поэтому статистическая физика равно- весных систем получила название статистической термодинамики, ко- торая, установив связь между состояниями и макроскопическими свой- 3 ствами систем, дала возможность вычислить термодинамические функ- ции различных систем.