Alle boeken

Professioneel

Apps Over Coach Inloggen Begin met lezen

Natuurkunde · Begrippenlijst

Wat is Microtoestanden en macrotoestanden?

Definitie 16.1 Universitaire natuurkunde — jaar 3 · Hoofdstuk 16 — Het microkanonieke ensemble

Een microtoestand is een volledige microscopische beschrijving van een stelsel — elk kwantumgetal van elk deeltje (of, klassiek, elke positie en impuls, geteld in cellen van h3h^3 per deeltje in de faseruimte, Propositie 7.5). Een macrotoestand is wat de thermodynamica kan zien: energie EE, volume VV, aantal deeltjes NN, magnetisatie… De multipliciteit Ω(E,V,N)\Omega(E, V, N) is het aantal microtoestanden dat dezelfde macrotoestand draagt.

De multipliciteit van het spinstelsel tegen zijn opfractie, voor groeiende N: de piek verscherpt als 1/√ N. Bij N 1020 is de “verdeling” voor elk praktisch doel één enkele waarde — macroscopische bepaaldheid uit microscopische democratie.
De multipliciteit van het spinstelsel tegen zijn opfractie, voor groeiende NN: de piek verscherpt als 1/N1/\sqrt N. Bij N∼1020N \sim 10^{20} is de “verdeling” voor elk praktisch doel één enkele waarde — macroscopische bepaaldheid uit microscopische democratie.

Voorbeelden

Voorbeeld 16.3 (Een magneet van NN munten)

NN onafhankelijke spins, elk op of neer: 2N2^N microtoestanden. De macrotoestand “nn op” heeft multipliciteit Ω(n)=(Nn)\Omega(n) = \binom Nn, overweldigend gepiekt bij n=N/2n = N/2 met relatieve breedte ∼1/N\sim1/\sqrt N. Voor N=100N = 100: de toestand met alles op is er één; de gebalanceerde macrotoestand bevat er 1×10291 \times 10^{29}. Voor N=1020N = 10^{20} worden afwijkingen van zelfs 10−810^{-8} in de opfractie onderdrukt met factoren als e−104\eu^{-10^4}: het stelsel is op zijn piek, en wat wij evenwicht noemen is de macrotoestand met de meeste microtoestanden.

Lees in het hoofdstuk →