|
|
Zeile 30: |
Zeile 30: |
| Definitionsgleichung der intensiven Variablen !!}} | | Definitionsgleichung der intensiven Variablen !!}} |
|
| |
|
| ====Anwendung auf einfache thermische Systeme====
| | ==Anwendung auf einfache thermische Systeme== |
| <math>\begin{align} | | <math>\begin{align} |
|
| |
|
Zeile 43: |
Zeile 43: |
| \end{align}</math> | | \end{align}</math> |
|
| |
|
| Energiedarstellung: | | '''Energiedarstellung''': |
|
| |
|
| <math>U\left( S,V,{{{\bar{N}}}^{\alpha }} \right)=TS-pV+{{\mu }_{\alpha }}{{\bar{N}}^{\alpha }}</math> | | <math>U\left( S,V,{{{\bar{N}}}^{\alpha }} \right)=TS-pV+{{\mu }_{\alpha }}{{\bar{N}}^{\alpha }}</math> |
|
| |
|
| '''Satz: '''Im thermodynamischen Limes verschwinden die relativen Schwankungen der extensiven Observablen.
| | {{Satz|Im thermodynamischen Limes verschwinden die relativen Schwankungen der extensiven Observablen.| |
| | | {{FB|Fluktuations-Dissipations-Theorem}} |
| <u>'''Beweis: '''</u>Fluktuations - Dissipations- Theorem
| |
|
| |
|
| <math>\left\langle {{\left( \Delta {{M}^{n}} \right)}^{2}} \right\rangle =-\frac{\partial \left\langle {{M}^{n}} \right\rangle }{\partial {{\lambda }_{n}}}=-\frac{{{\partial }^{2}}\Psi }{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}</math> | | <math>\left\langle {{\left( \Delta {{M}^{n}} \right)}^{2}} \right\rangle =-\frac{\partial \left\langle {{M}^{n}} \right\rangle }{\partial {{\lambda }_{n}}}=-\frac{{{\partial }^{2}}\Psi }{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}</math> |
Zeile 69: |
Zeile 68: |
| <math>\frac{{{\partial }^{2}}\Psi }{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}\left( \alpha z \right)=\alpha \frac{{{\partial }^{2}}\Psi }{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}\left( z \right)</math> | | <math>\frac{{{\partial }^{2}}\Psi }{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}\left( \alpha z \right)=\alpha \frac{{{\partial }^{2}}\Psi }{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}\left( z \right)</math> |
|
| |
|
| '''Relative Schwankung für '''<math>\alpha z</math> | | '''Relative Schwankung für '''<math>\alpha z</math>, <math>\alpha \to \infty </math>: |
|
| |
|
| , <math>\alpha \to \infty </math>
| | :<math>\begin{align} |
| | |
| : | |
| | |
| <math>\begin{align} | |
|
| |
|
| & \begin{matrix} | | & \begin{matrix} |
Zeile 107: |
Zeile 102: |
| \end{matrix}\alpha \frac{1}{{{\left\langle \alpha {{M}^{n}} \right\rangle }^{2}}}\frac{{{\partial }^{2}}\Psi \left( z \right)}{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}=0 \\ | | \end{matrix}\alpha \frac{1}{{{\left\langle \alpha {{M}^{n}} \right\rangle }^{2}}}\frac{{{\partial }^{2}}\Psi \left( z \right)}{\partial {{\lambda }_{n}}^{2}}=0 \\ |
|
| |
|
| \end{align}</math> | | \end{align}</math>}} |
|
| |
|
| ====Folgerung==== | | ====Folgerung==== |
|
| |
|
| Im thermodynamischen Limes sind die verschiedenen Verteilungen ( mikrokanonisch, kanonisch, großkanonisch) äquivalent, da die relativen Schwankungen, das Unterscheidungsmerkmal der Verteilungen überhaupt, verschwinden. | | Im thermodynamischen Limes sind die verschiedenen Verteilungen ( mikrokanonisch, kanonisch, großkanonisch) äquivalent, da die relativen Schwankungen, das Unterscheidungsmerkmal der Verteilungen überhaupt, verschwinden. |
Thermodynamikvorlesung von Prof. Dr. E. Schöll, PhD
|
Der Artikel Thermodynamischer Limes basiert auf der Vorlesungsmitschrift von Franz- Josef Schmitt des 2.Kapitels (Abschnitt 6) der Thermodynamikvorlesung von Prof. Dr. E. Schöll, PhD.
|
Grenzfall eines unendlich großen Systems.
Dabei muss der Grenzprozess so durchgeführt werden, dass alle extensiven Makroobservablen die gleiche Koordinatendiletation erfahren !
Voraussetzung:
Homogenes Makrosystem, also und sind extensiv: eine homogene Funktion in allen Variablen!
Satz:
Die Entropiegrundfunktion
mit (dilatationsinvariant)
|
Beweis:
damit:
speziell für :
Definitionsgleichung der intensiven Variablen !!
Anwendung auf einfache thermische Systeme
Energiedarstellung:
Satz:
Im thermodynamischen Limes verschwinden die relativen Schwankungen der extensiven Observablen.
|
Beweis:
Fluktuations-Dissipations-Theorem
relative Schwankung:
Wegen der Homogenität von
gilt:
also
Relative Schwankung für , :
Folgerung
Im thermodynamischen Limes sind die verschiedenen Verteilungen ( mikrokanonisch, kanonisch, großkanonisch) äquivalent, da die relativen Schwankungen, das Unterscheidungsmerkmal der Verteilungen überhaupt, verschwinden.