Macrocanonical Partition Function

Description

Variables

Symbol
Text
Variable
Value
Units
Calculate
MKS Value
MKS Units
$\beta$
beta
Beta
1/J
$E_r$
E_r
Energía del estado $r$
J
$U$
U
Energía interna
J
$\alpha$
alpha
Factor alpha
-
$\cal Z$
cZ
Función partición distribución gran-canónica
-
$N$
N
Numero de partículas
-
$r$
r
Numero del estado $r$
J
$\bar{N}$
mN
Numero medio de partículas
-

Calculations


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Calculations

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Equation
Solved
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Equations


Examples

Si la funci n partici n para la distribuci n can nica con un n mero fijo de part culas N es con

$Z=\displaystyle\sum_Re^{-\beta E_R}$



donde r son los estados posibles. Para definir la gran funci n partici n debemos sumar sobre el numero de part culas considerando que la expresi n cumple la distribuci n gran can nica e^{-\alpha N}. Por ello se tiene que con

$ {\cal Z} =\displaystyle\sum_N\displaystyle\sum_r e^{- \beta E_r - \alpha N }$

(ID 3654)

The average energy is determined with respect to

$\bar{E}=\displaystyle\frac{\displaystyle\sum_rE_re^{-\beta E_r}}{\displaystyle\sum_re^{-\beta E_r}}$



and can be expressed as follows:

$\bar{E}=-\displaystyle\frac{1}{\sum_re^{-\beta E_r}}\displaystyle\frac{\partial}{\partial\beta}\sum_re^{-\beta E_r}$



This can be summarized as

$\bar{E}=-\displaystyle\frac{1}{Z}\displaystyle\frac{\partial Z}{\partial\beta}$



where we introduce the so-called partition function with :

$Z=\displaystyle\sum_Re^{-\beta E_R}$

The letter $Z$ originates from the German word Zustandsumme (Zustand=State, Summe=sum).

The partition function is a generating function, meaning it generates other functions that have physical significance.

(ID 3527)

Con la gran funci n partici n con beta $1/J$, energía del estado $r$ $J$, factor alpha $-$, función partición distribución gran-canónica $-$, numero de partículas $-$ and numero del estado $r$ $J$

$ {\cal Z} =\displaystyle\sum_N\displaystyle\sum_r e^{- \beta E_r - \alpha N }$



se puede calcular nuevamente la energ a media como la derivada en beta del logaritmo de la gran funci n partici n con beta $1/J$, energía del estado $r$ $J$, factor alpha $-$, función partición distribución gran-canónica $-$, numero de partículas $-$ and numero del estado $r$ $J$

$ U =-\displaystyle\frac{\partial\ln{ \cal Z }}{\partial \beta }$

(ID 3652)

En analog a a como se calcula la energ a media derivando el logaritmo de la funci n partici n con beta $1/J$, energía del estado $r$ $J$, factor alpha $-$, función partición distribución gran-canónica $-$, numero de partículas $-$ and numero del estado $r$ $J$

$ {\cal Z} =\displaystyle\sum_N\displaystyle\sum_r e^{- \beta E_r - \alpha N }$



en beta se puede calcular el n mero medio derivando respecto de alfa con beta $1/J$, energía del estado $r$ $J$, factor alpha $-$, función partición distribución gran-canónica $-$, numero de partículas $-$ and numero del estado $r$ $J$:

$ \bar{N} =-\displaystyle\frac{ \partial \cal{\ln Z} }{ \partial \alpha }$

(ID 3645)


ID:(473, 0)