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统计热力学

物理学分支学科

统计热力学是宏观热力学与量子化学相关联的桥梁。通过系统粒子的微观性质（分子质量、分子几何构型、分子内及分子间作用力等），利用分子的配分函数计算系统的宏观性质。由于热力学是对大量粒子组成的宏观系统而言，这决定统计热力学也是研究大量粒子组成的宏观系统，对这种大样本系统，最合适的研究方法就是统计平均方法。

介绍
用统计力学的方法处理热力学的问题，是统计热力学的研究范畴。统计物理学认为，物质是由大量粒子组成的，系统的宏观性质决定于它的微观组成、结构及微观粒子的运动状态。微观粒子的运动千差万别，个别粒子的运动有其偶然性，但大量粒子表现出来的总体规律有一定稳定性，服从统计规律。统计力学的方法就是求大量粒子平均性质的方法。统计热力学的任务是按照微观粒子运动的力学规律，采用统计的方法来研究宏观系统的热力学性质和规律。因此，统计热力学能更深刻地反映宏观世界的规律。
研究对象
在统计力学中按照被研究对象的性质，把系统分为独立子和相依子，定域子和离域子。
独立子系统是粒子之间无相互作用能的系统，系统的总能量为各粒子能量的加和，即U=Σniεi;粒子之间有相互作用能的系统称为相依子系统，其总能量U=∑niεi+V。V为粒子之间相互作用势能的总和，是所有粒子坐标的函数。理想气体属独立子系统;真实气体、液体、溶液等都属相依子系统;晶体中因粒子位置固定，只考虑振动的影响，可视为近独立子系统。
定域子亦称为定位系统，离域子也称为非定位系统。前者的粒子可以彼此分辨，而后者的粒子彼此不能分辨。例如，气体分子处于混乱运动之中，彼此无法区别，因此是离域子;而晶体中粒子本身虽都相同，但由于粒子是在固定的晶格位置上作振动运动，每个位置可以想象给予编号而加以区别，所以晶体是定域子。
相关概念
①粒子(子)：组成系统的分子，原子，离子等的统称。
②独立子系统：粒子间相互作用可忽略的系统。如理想气体，完美晶体。
③相依子系统：粒子间相互作用不能忽略的系统。如真实气体，液体。
④定域子系统(可辨粒子系统)：粒子有固定的平衡位置，运动是定域的；如固体。
⑤离域子系统(全同粒子系统)：粒子处于混乱的运动中，无法分别，粒子彼此是等同的。如：气体，液体。
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