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巨配分函数英文解释翻译、巨配分函数的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【化】 grand partition function

分词翻译:

巨的英语翻译:

gigantic; huge
【医】 giganto-; macro-; makro-; megalo-

配分函数的英语翻译:

【化】 partition function

专业解析

巨配分函数(Grand Partition Function)是统计力学中处理开放系统(粒子数和能量均可变化)的核心工具,尤其在研究相变、化学反应和量子多体系统时至关重要。以下是其详细解释:

一、术语定义与核心概念

  1. 汉英对照释义

    • 巨 (Jù):意为“巨大”或“宏观”,对应英文“Grand”,指系统包含所有可能的粒子数状态。
    • 配分函数 (Pèifēn Hánshù):即“Partition Function”,表征系统所有微观状态的热力学概率之和。
    • 巨配分函数:描述粒子数可变的开放系统的统计分布,数学定义为:

      $$ Xi = sum{N=0}^{infty} sum{i} e^{-beta (E_i - mu N)} $$

      其中 (beta = frac{1}{k_B T}),(mu) 为化学势,(E_i) 是能量本征值,(N) 为粒子数。

  2. 物理意义

    通过引入化学势 (mu),巨配分函数扩展了正则系综,允许系统与外界交换粒子。其对数直接关联热力学势:

    $$ Phi = -k_B T ln Xi $$

    (Phi) 即巨势(Grand Potential),是计算压强、平均粒子数等量的关键。

二、关键应用与理论价值

  1. 推导热力学量

    • 平均粒子数:(langle N rangle = frac{1}{beta} frac{partial ln Xi}{partial mu})
    • 系统压强:(P = frac{k_B T}{V} ln Xi)
    • 熵与能量:通过(Phi)与内能(U)的关系 (S = -left( frac{partial Phi}{partial T} right)_{V,mu}) 导出。
  2. 相变与量子气体分析

    在玻色-爱因斯坦凝聚(如超流体)和费米气体(如金属电子气)研究中,巨配分函数可导出量子统计分布(Bose-Einstein分布与Fermi-Dirac分布),揭示低温下的奇异相变现象。

三、权威学术参考文献

  1. 经典教材

    • Pathria, R. K., & Beale, P. D. (2011). Statistical Mechanics (3rd ed.). Elsevier. (第4章详述开放系综理论)
    • Landau, L. D., & Lifshitz, E. M. (2013). Statistical Physics (Vol. 5). Elsevier. (第III部分推导巨正则系综公式)
  2. 前沿研究

    • Huang, K. (1987). Statistical Mechanics (2nd ed.). Wiley. (第12章讨论非理想气体的巨配分函数应用)
    • 国内权威:《统计力学导论》(苏汝铿,高等教育出版社),第7章解析巨配分函数的实际计算案例。

网络扩展解释

巨配分函数是统计物理学中的重要概念,主要用于描述开放系统(与外界交换能量和粒子)的热力学性质。以下为详细解释:

1.基本定义

巨配分函数(Grand Partition Function)是巨正则系综的核心工具,用于处理粒子数和能量均可变化的系统。它与正则系综的配分函数不同,额外考虑了粒子数涨落的可能性。

2.名称中的“巨”

“巨”字指代更广义的统计范围。正则系综仅考虑能量交换,而巨正则系综同时考虑能量与粒子数交换,因此巨配分函数包含了无数正则系综配分函数的集合。

3.数学表达式

巨配分函数的通用公式为: $$ Xi = sum{N=0}^infty sum{s} e^{-beta (E_s - mu N)} $$ 其中:

4.与正则系综的对比

5.物理意义与应用

巨配分函数通过引入化学势,扩展了统计物理对开放系统的描述能力,其名称中的“巨”体现了这一广义性。如需进一步了解数学推导或具体案例,可参考统计力学教材或专业文献。

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