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Macrocanonical Assembly

Storyboard

>Model

ID:(474, 0)



Macrocanonical Assembly

Description

Variables

Symbol
Text
Variable
Value
Units
Calculate
MKS Value
MKS Units
\beta
beta
Beta
1/J
C
C
Constante de normalización
-
p(E)
p_E
Densidad de probabilidad de una energía
-
p(E,N)
p_EN
Densidad de probabilidad de una energía y numero de partículas
-
E_h
E_h
Energía del reservorio
J
E
E
Energía del sistema
J
E_0
E_0
Energía total
J
\alpha
alpha
Factor alpha
-
\Omega
Omega
Numero de estados
-
N
N
Numero de partículas
-
N_h
N_h
Numero de partículas del reservorio
-
N_0
N_0
Numero de partículas total
-

Calculations


First, select the equation:   to ,  then, select the variable:   to 
P(E) = C * exp(- beta * E ) P(E,N) = C * exp(- beta * E - alpha * N ) E_0 = E + E_h P( E )= Omega_h( E_0 - E ) beta = @DIFF( ln( Omega ), E_h ) N_0 = N + N_h alpha = @DIFF( ln( Omega ), N_h )betaCp_Ep_ENE_hEE_0alphaOmegaNN_hN_0

Symbol
Equation
Solved
Translated

Calculations

Symbol
Equation
Solved
Translated

 Variable   Given   Calculate   Target :   Equation   To be used
P(E) = C * exp(- beta * E ) P(E,N) = C * exp(- beta * E - alpha * N ) E_0 = E + E_h P( E )= Omega_h( E_0 - E ) beta = @DIFF( ln( Omega ), E_h ) N_0 = N + N_h alpha = @DIFF( ln( Omega ), N_h )betaCp_Ep_ENE_hEE_0alphaOmegaNN_hN_0



Equations


Examples

En el caso de la distribuci n can nica consideramos un sistema con energ a E que estaba en contacto con un segundo sistema de energ a E' siendo la energ a total con

E_0 = E + E_h

(ID 3647)

En el caso de la distribuci n can nica el reservorio mantiene constante la temperatura del sistema. En este caso se asumi que el n mero de las part culas no varia.

Una generalizaci n puede ser introducir la posibilidad de que el numero de part cula var e. En analog a a la energ a el reservorio tendr un numero de part culas N' mientras que el sistema que se esta estudiando tiene un numero N. El total de part culas en ambos sistemas con es por ello

N_0 = N + N_h

con \beta el inverso del producto de la constante de Boltzmann y la temperatura.

(ID 3650)

Como la probabilidad P(E) de encontrar el sistema con una energ a E es proporcional al n mero e estados\\n\\n

P(E)=\Omega'(E_0-E)

\\n\\ny el logaritmo del n mero de estados se puede aproximar por\\n\\n

\ln\Omega'(E_0-E)\sim\ln\Omega'(E_0)-\beta E



se tiene que la probabilidad es con

P(E) = C e^{- \beta E }

con \beta el inverso del producto de la constante de Boltzmann y la temperatura.

Esta distribuci n se denomina distribuci n can nica.

(ID 3644)

Como la probabilidad de encontrar el sistema con una energ a E y con N part culas es proporcional al numero e estados\\n\\n

P(E,N)=\Omega'(E_0-E,N_0-N)

\\n\\ny el logaritmo del n mero de estados se puede aproximar por\\n\\n

\ln\Omega'(E_0-E)\sim\ln\Omega'(E_0)-\beta E-\alpha N



se tiene que la probabilidad es con

P(E,N) = C e^{- \beta E - \alpha N }

con \beta el inverso del producto de la constante de Boltzmann y \alpha es menos el potencial qu mico \mu por el factor beta \beta.

Esta distribuci n se denomina distribuci n gran can nica.

(ID 3646)

Como la probabilidad es proporcional al numero de estados se tiene que la probabilidad de que el sistema tenga una energ a E ser \\n\\n

P(E)=\Omega(E)\Omega'(E')

\\n\\nComo el estado del sistema es uno solo\\n\\n

\Omega(E)=1



y la energ a E' se puede expresar como la energ a total E_0 menos la energ a E se tiene que con

P( E )= \Omega_h( E_0 - E )

(ID 3648)

Como la energ a E es mucho menor que la energ a total E_0 y en forma an loga el n mero de part culas N es mucho menor que el n mero total N_0 el n mero de estados se puede expandir como una serie de Taylor por lo que\\n\\n

\ln\Omega'(E_0-E,N_0-N)\sim\ln\Omega'(E_0)-\displaystyle\frac{\partial\ln\Omega}{\partial E'}E-\displaystyle\frac{\partial\ln\Omega}{\partial N'}N



El factor del termino en el n mero de part culas N se define como el factor alfa con

\alpha \equiv\displaystyle\frac{\partial\ln \Omega }{\partial N_h }

(ID 3651)

Como la energ a E es mucho menor que la energ a total E_0 el n mero de estados se puede expandir como una serie de Taylor por lo que\\n\\n

\ln\Omega'(E_0-E)\sim\ln\Omega'(E_0)-\displaystyle\frac{\partial\ln\Omega}{\partial E'}E



El factor del termino en la energ a E se define como el factor de temperatura beta con

\beta \equiv\displaystyle\frac{\partial\ln \Omega }{\partial E_h }

(ID 3649)


ID:(474, 0)