位形配分函数英文解释翻译、位形配分函数的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 configurational partition function

分词翻译：

位的英语翻译：

digit; location; place; potential; throne
【计】 D
【化】 bit
【医】 P; position
【经】 bit

形的英语翻译：

appear; body; compare; entity; form; look; shape
【医】 appearance; morpho-; shape

配分函数的英语翻译：

【化】 partition function

专业解析

位形配分函数（Configurational Partition Function）是统计力学中的一个核心概念，用于描述系统在特定热力学条件下所有可能空间位形（空间排列状态）对应的统计权重之和。它专注于系统中粒子位置分布对热力学性质的贡献，不考虑动量部分。

一、核心定义与物理意义

位形（Configuration）
指系统中所有粒子在某一时刻的空间位置集合。例如，N个粒子在体积V内的坐标集合 { mathbf{r}_1, mathbf{r}_2, ldots, mathbf{r}_N } 即构成一个位形。
位形配分函数 ( Q_{text{conf}} )
数学定义为：

$$ Q_{text{conf}} = int expleft(-frac{U(mathbf{r}^N)}{k_B T}right) dmathbf{r}^N $$

其中：
- ( U(mathbf{r}^N) )：N个粒子在位形 ( mathbf{r}^N ) 下的势能；
- ( k_B )：玻尔兹曼常数；
- ( T )：绝对温度；
- ( dmathbf{r}^N )：对所有粒子位置的积分（体积V内）。
该函数量化了不同位形出现的概率权重，势能越低的位形贡献越大。

二、与总配分函数的关系

系统总配分函数 ( Q ) 可分解为：

$$ Q = frac{1}{N! Lambda^{3N}} Q_{text{conf}} $$

其中：

( Lambda = sqrt{h / 2pi m k_B T} )：热德布罗意波长（动量部分贡献）；
( h )：普朗克常数；
( m )：粒子质量。
位形配分函数 ( Q_{text{conf}} ) 独立处理了空间位置相关的相互作用，是计算体系热力学量（如自由能、压强）的关键。

三、典型应用场景

非理想气体与液体
通过 ( Q_{text{conf}} ) 计算分子间相互作用（如范德华力）对状态方程的影响。

相变研究
分析固液相变时位形熵的变化，解释有序-无序转变。

高分子与生物分子
模拟蛋白质折叠、聚合物构象统计时，需积分所有可能的空间构型。

四、权威参考文献

统计力学经典教材
McQuarrie, D. A. Statistical Mechanics. Harper & Row, 1976. （第12章详细推导位形积分与热力学量关系）

学术百科条目
"Configurational Partition Function." Encyclopedia of Computational Chemistry, Wiley, 2002. （定义与算法实现）

研究综述
Frenkel, D. & Smit, B. Understanding Molecular Simulation. Academic Press, 2002. （第3章讨论蒙特卡洛方法中 ( Q_{text{conf}} ) 的数值计算）

注：因未搜索到可直接引用的在线资源，以上参考文献以经典教材与权威出版物为准，建议通过学术数据库（如Google Scholar）检索书名获取详情。

网络扩展解释

位形配分函数（Configurational Partition Function）是统计物理学中描述系统中粒子空间位置分布热力学性质的核心概念，其物理意义和数学形式可通过以下要点解释：

1.基本定义

位形配分函数主要关注系统中粒子的空间位置分布（即“位形”），而不考虑动能部分。它通过统计所有可能的位形状态及其对应的势能，计算系统的热力学性质。

2.数学表达式

对于包含(N)个粒子的系统，位形配分函数(Q)通常表示为： $$ Q = int expleft(-frac{E(mathbf{r}^N)}{kT}right) dmathbf{r}^N $$ 其中：

(E(mathbf{r}^N))为系统中粒子位置(mathbf{r}^N)对应的势能；
(k)为玻尔兹曼常数，(T)为温度；
积分范围覆盖所有可能的粒子位置空间。

3.物理意义

关联分子间相互作用：当分子间距较小时，势能显著，位形配分函数通过梅逸函数（反映分子间相关性）描述这种关联性。
分离动能与势能：总配分函数(Z)可分解为动能配分函数与位形配分函数的乘积，即(Z = Z_{text{动能}} cdot Q)。

4.应用场景

状态方程推导：例如理想气体状态方程可通过位形配分函数简化（忽略分子间势能）得到。
凝聚态体系：如固溶体中原子排列的统计描述。
关联函数分析：通过径向分布函数(g(r))研究粒子间距离的概率分布。

5.计算简化

对于稀薄气体，分子间多体作用可忽略，仅需考虑两体相互作用，此时： $$ Q approx prod{i<j} left(1 + f{ij}right) $$ 其中(f_{ij})为两粒子间的梅逸函数，简化计算复杂度。

位形配分函数通过统计粒子位置分布的势能贡献，为计算系统的自由能、压强等宏观量提供微观基础。其形式复杂性与系统相互作用强度直接相关，是统计力学中连接微观与宏观的核心工具。