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上传时间: 2009-12-17
详细说明： Statistical Physics Dr. A. J. Macfarlane1 Lent 1998 Contents Introduction v 1 Quantum StatisticalMechanics 1 1.1 Introduction to Quantum Statistical Mechanics . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Canonical ensemble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4 Towards thermodynamic variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5 Towards applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.5.1 N particle partition function . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.5.2 Extensive and intensive variables . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5.3 Density of states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5.4 Gas of spinless particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.5.5 Entropy and the Gibbs paradox . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.6 Harmonic oscillator model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2 Thermodynamics 11 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2 Applications of dE = T dS − PdV . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.1 Integrability conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.2 Specific heats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2.3 Adiabatic changes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.4 Entropy of n moles of ideal gas . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.5 van der Waal’s equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2.6 The Joule effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3 Some thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3.1 The second law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.4 Heat flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3 Grand ensemble methods 19 3.1 The formalism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 Systems of non-interacting identical particles . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.1 A little quantum mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.2 The partition functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2.3 Classical limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3 Black body radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4 Degenerate Fermi gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.4.1 Heat capacity at low temperature . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5 Bose-Einstein condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.6 White dwarf stars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4 Classical statistical mechanics 31 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.2 Diatomic gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.3 Paramagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4 Specific heats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.5 Weak interparticle forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.6 The Maxwell distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Approximations 37 ...展开收缩
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