位形配分函數英文解釋翻譯、位形配分函數的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 configurational partition function

分詞翻譯：

位的英語翻譯：

digit; location; place; potential; throne
【計】 D
【化】 bit
【醫】 P; position
【經】 bit

形的英語翻譯：

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

配分函數的英語翻譯：

【化】 partition function

專業解析

位形配分函數（Configurational Partition Function）是統計力學中的一個核心概念，用于描述系統在特定熱力學條件下所有可能空間位形（空間排列狀态）對應的統計權重之和。它專注于系統中粒子位置分布對熱力學性質的貢獻，不考慮動量部分。

一、核心定義與物理意義

位形（Configuration）
指系統中所有粒子在某一時刻的空間位置集合。例如，N個粒子在體積V内的坐标集合 { mathbf{r}_1, mathbf{r}_2, ldots, mathbf{r}_N } 即構成一個位形。
位形配分函數 ( Q_{text{conf}} )
數學定義為：

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

其中：
- ( U(mathbf{r}^N) )：N個粒子在位形 ( mathbf{r}^N ) 下的勢能；
- ( k_B )：玻爾茲曼常數；
- ( T )：絕對溫度；
- ( dmathbf{r}^N )：對所有粒子位置的積分（體積V内）。
該函數量化了不同位形出現的概率權重，勢能越低的位形貢獻越大。

二、與總配分函數的關系

系統總配分函數 ( Q ) 可分解為：

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

其中：

( Lambda = sqrt{h / 2pi m k_B T} )：熱德布羅意波長（動量部分貢獻）；
( h )：普朗克常數；
( m )：粒子質量。
位形配分函數 ( Q_{text{conf}} ) 獨立處理了空間位置相關的相互作用，是計算體系熱力學量（如自由能、壓強）的關鍵。

三、典型應用場景

非理想氣體與液體
通過 ( Q_{text{conf}} ) 計算分子間相互作用（如範德華力）對狀态方程的影響。

相變研究
分析固液相變時位形熵的變化，解釋有序-無序轉變。

高分子與生物分子
模拟蛋白質折疊、聚合物構象統計時，需積分所有可能的空間構型。

四、權威參考文獻

統計力學經典教材
McQuarrie, D. A. Statistical Mechanics. Harper & Row, 1976. （第12章詳細推導位形積分與熱力學量關系）

學術百科條目
"Configurational Partition Function." Encyclopedia of Computational Chemistry, Wiley, 2002. （定義與算法實現）

研究綜述
Frenkel, D. & Smit, B. Understanding Molecular Simulation. Academic Press, 2002. （第3章讨論蒙特卡洛方法中 ( Q_{text{conf}} ) 的數值計算）

注：因未搜索到可直接引用的線上資源，以上參考文獻以經典教材與權威出版物為準，建議通過學術數據庫（如Google Scholar）檢索書名獲取詳情。

網絡擴展解釋

位形配分函數（Configurational Partition Function）是統計物理學中描述系統中粒子空間位置分布熱力學性質的核心概念，其物理意義和數學形式可通過以下要點解釋：

1.基本定義

位形配分函數主要關注系統中粒子的空間位置分布（即“位形”），而不考慮動能部分。它通過統計所有可能的位形狀态及其對應的勢能，計算系統的熱力學性質。

2.數學表達式

對于包含(N)個粒子的系統，位形配分函數(Q)通常表示為： $$ Q = int expleft(-frac{E(mathbf{r}^N)}{kT}right) dmathbf{r}^N $$ 其中：

(E(mathbf{r}^N))為系統中粒子位置(mathbf{r}^N)對應的勢能；
(k)為玻爾茲曼常數，(T)為溫度；
積分範圍覆蓋所有可能的粒子位置空間。

3.物理意義

關聯分子間相互作用：當分子間距較小時，勢能顯著，位形配分函數通過梅逸函數（反映分子間相關性）描述這種關聯性。
分離動能與勢能：總配分函數(Z)可分解為動能配分函數與位形配分函數的乘積，即(Z = Z_{text{動能}} cdot Q)。

4.應用場景

狀态方程推導：例如理想氣體狀态方程可通過位形配分函數簡化（忽略分子間勢能）得到。
凝聚态體系：如固溶體中原子排列的統計描述。
關聯函數分析：通過徑向分布函數(g(r))研究粒子間距離的概率分布。

5.計算簡化

對于稀薄氣體，分子間多體作用可忽略，僅需考慮兩體相互作用，此時： $$ Q approx prod{i<j} left(1 + f{ij}right) $$ 其中(f_{ij})為兩粒子間的梅逸函數，簡化計算複雜度。

位形配分函數通過統計粒子位置分布的勢能貢獻，為計算系統的自由能、壓強等宏觀量提供微觀基礎。其形式複雜性與系統相互作用強度直接相關，是統計力學中連接微觀與宏觀的核心工具。