巨熱力學勢英文解釋翻譯、巨熱力學勢的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 grand potential

分詞翻譯：

巨的英語翻譯：

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

熱力學勢的英語翻譯：

【化】 thermodynamic potential

專業解析

巨熱力學勢（grand thermodynamic potential）是統計力學中描述開放系統平衡态特性的核心函數，其定義為$Phi = U - TS - mu N$，其中$U$為内能，$T$為溫度，$S$為熵，$mu$為化學勢，$N$為粒子數。該勢函數在巨正則系綜中起關鍵作用，適用于粒子數和能量均可與外界交換的系統。

從物理意義分析，巨熱力學勢與系統壓力$P$和體積$V$的關系可表示為： $$ Phi = -PV $$ 這一特性使其成為研究相變、表面吸附等現象的有效工具。在納米材料的熱力學性質分析中，巨勢可通過配分函數$Ξ$表達為$Phi = -k_B T ln Ξ$，其中$k_B$為玻爾茲曼常數。

相較于亥姆霍茲自由能（固定體積和溫度）和吉布斯自由能（固定壓力和溫度），巨熱力學勢的獨特價值體現在處理可變粒子數系統時的便捷性。例如在凝聚态物理中，研究人員通過巨勢的極小值條件推導粒子分布規律，揭示玻色-愛因斯坦凝聚等量子現象的熱力學本質。

權威參考資料可參考Landau與Lifshitz合著的《統計物理學》第3卷（ISBN 978-0750633727），該書第5章詳細論證了巨勢在不同邊界條件下的應用場景。

網絡擴展解釋

巨熱力學勢是熱力學與統計力學中的重要概念，主要用于描述開放系統的熱力學性質。以下是詳細解釋：

1.定義與數學表達式

巨熱力學勢（Grand Thermodynamic Potential）通常用符號( Phi )或( J )表示，其定義為： $$ Phi = U - TS - mu N $$ 其中：

( U )為系統内能；
( T )為溫度；
( S )為熵；
( mu )為化學勢；
( N )為粒子數。

其全微分形式為： $$ dPhi = -S dT - p dV - N dmu $$ 表明巨熱力學勢以( T, V, mu )為獨立變量。

2.物理意義

特性函數：巨熱力學勢是巨正則系綜（開放系統）的特性函數，通過其全微分可直接導出系統的熵、壓強、粒子數等熱力學量。
平衡判據：在等溫、定容且化學勢恒定的條件下，系統達到平衡時，巨熱力學勢取極小值。

3.應用場景

開放系統分析：適用于粒子數可變的系統（如氣體與外界交換粒子的情況）。
統計力學關聯：在統計力學中，巨熱力學勢與巨正則配分函數直接相關，用于計算系統的宏觀性質。

4.與其他熱力學勢的對比

亥姆霍茲自由能（( F )）：適用于封閉系統（固定( T, V, N )），而巨勢適用于開放系統（固定( T, V, mu )）。
吉布斯自由能（( G )）：描述等溫等壓系統（固定( T, p, N )），而巨勢允許粒子數變化。

5.總結

巨熱力學勢是處理開放系統熱力學平衡的核心工具，尤其在統計力學中用于分析粒子數不固定的體系。其極小值特性為判斷不可逆過程的方向提供了依據。