Сопряженные переменные термодинамики | |
---|---|
Давление | Объем |
( Стресс ) | ( Напряжение ) |
Температура | Энтропия |
Химический потенциал | Номер частицы |
Было высказано предположение , что оператор числа частиц быть объединены в эту статью. ( Обсудить ) Предлагается с декабря 2020 года. |
Число частиц (или число частиц ) термодинамической системы , обычно обозначаемое буквой N , представляет собой число составляющих частиц в этой системе. [1] Число частиц является фундаментальным параметром термодинамики, который сопряжен с химическим потенциалом . В отличие от большинства физических величин , число частиц безразмерно . Это обширный параметр , поскольку он прямо пропорционален размеру рассматриваемой системы и, следовательно, имеет значение только для закрытых систем .
Составная частица является тот , который не может быть разбит на более мелкие куски в масштабе энергии к · Т , участвующему в процессе (где K является постоянной Больцмана , а Т представляет собой температура ). Например, для термодинамической системы, состоящей из поршня, содержащего водяной пар, число частиц - это количество молекул воды в системе. Таким образом, значение составляющей частицы и, следовательно, количества частиц зависит от температуры.
- В составе частиц (ионы, молекулы, электроны, атомы, соединения и т. Д.)
Определение числа частиц [ править ]
Концепция числа частиц играет главную роль в теоретических размышлениях. В ситуациях, когда необходимо определить фактическое число частиц данной термодинамической системы, в основном в химии , практически невозможно измерить его непосредственно путем подсчета частиц. Если материал однороден и имеет известное количество вещества n, выраженное в молях , число частиц N можно найти по соотношению
- N = nN A ,
где N A - постоянная Авогадро . [1]
Числовая плотность частиц [ править ]
Связанный с этим интенсивный системный параметр задается плотностью числа частиц , полученной путем деления числа частиц в системе на ее объем . Этот параметр часто обозначается строчной буквой n .
В квантовой механике [ править ]
В квантово-механических процессах общее количество частиц не может быть сохранено. Таким образом, концепция обобщается на оператор числа частиц , то есть на наблюдаемую, которая подсчитывает количество составляющих частиц. [2] В квантовой теории поля оператор числа частиц (см. Состояние Фока ) сопряжен с фазой классической волны (см. Когерентное состояние ).
Качество воздуха [ править ]
Одним из показателей загрязнения воздуха, используемым в стандартах качества воздуха, является концентрация твердых частиц в атмосфере . Эта мера обычно выражается в мкг / м 3 ( микрограммы на кубический метр). В действующих нормах выбросов ЕС для автомобилей, фургонов и грузовиков, а также в предстоящих нормах выбросов ЕС для внедорожной мобильной техники, измерения и ограничения количества частиц определены, обычно называемые PN , в единицах [# / км] или [# / кВтч]. В этом случае PN выражает количество частиц на единицу расстояния (или работы).
Ссылки [ править ]
- ^ а б Бененсон, Уолтер; Харрис, Джон; Стёкер, Хорст (2002). Справочник по физике . Springer. ISBN 0-387-95269-1.
- ^ Шумахер, Бенджамин; Уэстморленд, Майкл (2010). Квантовые процессы, системы и информация . Издательство Кембриджского университета .