macrostate是什么意思，macrostate的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

宏观态（macrostate）是统计力学中的核心概念，指一个物理系统在宏观尺度上可观测状态的完整描述。它由一组宏观变量（如温度 (T)、压强 (P)、体积 (V)、总能量 (E)、粒子数 (N)）来定义。这些变量描述了系统的整体平均性质，而不涉及组成系统的大量微观粒子（如原子或分子）的具体运动细节。

关键点解释：

1. 宏观描述 vs. 微观细节：一个宏观态对应着极其庞大的、满足相同宏观约束条件（相同的 (T, P, V, E, N) 等）的微观态集合。微观态是指系统所有组成粒子在某一瞬间的精确位置、速度（或动量）和量子态。宏观态关注的是系统的集体平均行为（如整体的压力、温度），而忽略单个粒子的瞬时状态。

   • 示例：一盒处于热平衡的气体，其宏观态由温度 (T)、压强 (P)、体积 (V) 和分子总数 (N) 确定。这个宏观态包含了所有可能使气体具有相同 (T, P, V, N) 的、数不清的分子位置和速度组合（微观态）。

2. 宏观态与微观态的关系 - 简并度：一个宏观态所对应的不同微观态的数量称为该宏观态的热力学概率或统计权重，通常用符号 (Omega) 表示。(Omega) 是一个极其巨大的数字，它衡量了该宏观态的“可能性”或“混乱程度”。宏观态本身并不指定系统处于哪个具体的微观态，只指定了系统满足的宏观条件。

   • 示例：在上述气体例子中，(Omega) 就是所有能使气体宏观上表现为相同 (T, P, V, N) 的分子位置和速度配置的总数。

3. 宏观态与熵：统计力学中，系统的熵 (S) 被定义为宏观态热力学概率 (Omega) 的函数，即著名的玻尔兹曼公式： $$ S = k_B ln Omega $$ 其中 (k_B) 是玻尔兹曼常数。熵是宏观态的一个属性，它量化了与该宏观态相关联的微观态的数目，或者说系统的无序程度。热力学第二定律指出，孤立系统总是自发地趋向于 (Omega) 更大（即熵 (S) 更大）的宏观态。

权威参考来源：

• 经典教材《热力学与统计物理》（如 Pathria R.K., Beale P.D. 著 Statistical Mechanics；或 Landau L.D., Lifshitz E.M. 著 Statistical Physics）对宏观态有系统阐述。
• 大学物理课程中关于统计力学基础的章节普遍会深入讲解宏观态概念。

网络扩展资料

“Macrostate”（宏观状态）是物理学和统计力学中的核心概念，其含义和用法如下：

1.基本定义

• 词义：由“macro”（宏观）和“state”（状态）组成，指系统在宏观尺度上可观测的总体状态，例如温度、压强、体积等参数描述的状态。
• 发音：英式音标为/ˈmækrəsteɪt/，美式音标为/ˈmækrəsteɪt/。

2.在统计物理中的意义

• 与微观状态的区别：宏观状态由少数宏观物理量（如温度、压强）唯一确定，而微观状态（microstate）需要所有粒子的位置、速度等微观信息才能描述。例如，气体的宏观状态可能对应无数种不同的微观粒子运动状态。
• 不可区分性：实验中通常无法直接观测微观状态，因此统计物理中认为，同一宏观状态可能对应大量不可区分的微观状态。这种不可区分性是统计规律的基础。

3.应用场景

• 热力学系统：如理想气体的平衡态，宏观状态由状态方程（如 ( PV = nRT )）描述。
• 相变研究：不同相（如冰、水、水蒸气）对应不同的宏观状态。

4.补充说明

• 该术语多用于理论物理和热力学领域，日常使用较少。若需进一步了解其数学形式或具体案例，可参考统计力学教材或相关学术资源。

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