Файл: Магалинский, В. Б. Методы статистической теории равновесных состояний.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
Этот результат |
можно получить и |
м е т о д о м |
||||||||
п р о и з в о д я щ и х |
|
ф у н к ц и о н а л о в . |
Для |
|||||||
этого проваріируем уравнение |
(3,50') |
по |
, после чего |
|||||||
положим ^ |
= 0. Учитывая (3.90") |
,: находим |
|
|
||||||
8 9 , : у _ ^ 9 . ) ( в г |
|
|
(3 .96) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S y jo |
|
^ |
|
|
V s ^ |
|
|
|
||
Согласно'(З.ЭЗ) ... |
|
|
|
|
|
поэто- |
||||
му, учитывая (3 .7 3 ) |
, |
получим |
|
|
|
|
|
|||
s ? |
4. |
|
Ж |
ъ Л ) ( к іг+ K J . |
fc-92") |
|||||
|
13 |
|
||||||||
§ ^ 2 |
|
2. |
Ъ9 |
|
|
|
|
|
||
Если теперь подставить (3,.92|,)в вариационную произ |
||||||||||
водную (З.ЗО ') |
по |
|
и учесть замечания, |
сделанные при |
||||||
выводе (3 .9 5 ) , |
то |
вновь: получим уравнение Орнштейна -Цер~ |
||||||||
нике, на этот раз в |
форме (3 .8 6 f) , |
с |
пр.чмой корреляцион |
|||||||
ной функцией (3.95),. |
(Ч |
о й, |
М а й е р ) , . |
|
|
|||||
Уравнение Орнштейна-Цернике с ядром (3 .9 5 ) примеча |
||||||||||
тельно тем, |
что |
термические уравнения состояния, |
р “10 счи |
танные на основе его решений как по теореме вириала Клау
зиуса (3 .1 3 ) , |
так и о помощью интеграла сжимаемости |
|||||
(3 .2 4 ) |
. в точности |
с о в п а д а ю т * |
Действительно, |
|||
интегрируя уравнение (8 .86 .) или (3.87) по |
объему? полу |
|||||
чим ОО |
|
|
|
|
|
|
<5 |
( х ) /(ІТ 7. d Z |
-1 + |
9 \ Ѵ ( х ) / чі " L c l z |
(3*97.) |
||
|
|
|
|
|
|
|
0' |
|
|
. |
' |
|
|
Отсюда согласно |
(3.24) |
|
|
|||
9 |
|
|
= ;•={= (Ц )т , |
С3.98) |
||
где |
р = Р* - |
§ Т |
- |
конфигурационное давление. Если |
||
тепеоь |
подставить в |
левую часть (3 .9 8 ) С (х) |
из(3.95) „ |
IUI
а в правую часть (3 .9 8 ) |
р |
из (3 .1 3 ) , |
то |
получится тож- |
||||||||||||||
дество. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бриближение локальной параметрической |
зависимости |
||||||||||||||||
(3 .9 0 ") позволяет |
получить |
соотношения между |
м н о г о - |
|||||||||||||||
т о ч е ч н ы м и |
корреляторами |
плотности (3 .7 5 ).. В соот |
||||||||||||||||
ветствии |
с (3 .9 0 1') .. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Обобщением (3.93) |
будет |
арифметическое, |
среднее |
плот |
|||||||||||||
ности |
на |
конфигурации |
I . .. S |
|
, |
т .е . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3 .100) |
|
Теперь проварьируеы (3 .99) |
по ^ |
+1, учтем |
|
(3 .7 5 ') . |
(3.100) |
|||||||||||||
и (3 .73) |
, после чего |
положим |
ір |
= 0 , |
В результате |
полу |
||||||||||||
чим обобщение (3.92") |
на |
случай |
многих |
переменных: |
|
|
||||||||||||
В силу предположений, |
сделанных при выводе этой фор |
|||||||||||||||||
мулы, |
она описывает |
а с и м п т о т и ч е с к о е |
|
по |
||||||||||||||
ведение многоточечного коррелятора в том случае», когда |
||||||||||||||||||
точки |
I ... S |
находятся в |
пределах, сферы действия, |
т .е . |
||||||||||||||
когда Т ; . |
Q. |
при |
\ $ |
L ^ |
j |
* S |
, а |
точка |
S |
+ |
I |
от |
||||||
них у |
д а |
л е н а |
, |
так |
что |
"£■_ s+| ^ |
Q 0> I 6 |
i. ё |
s . |
|||||||||
Таким образом, |
формула (3 .I0 I) определяет |
асимптотическое |
||||||||||||||||
поведениа корреляций |
на |
|
б о л ь ш и х |
р |
а с с т о я |
|||||||||||||
н и я х . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
Проинтегрируем (З .ІО і) |
по всем S-+ |
координатам. • |
||||||||||||||||
Совмещая начало |
координат с |
тонкой |
S -+ I |
|
и учитывая |
поостоанствѳннув однородность системы,, Тюлучим
102
По формуле (1 .49) из гл.' |
I , § 3 |
(л N ) z —Т |
|
|||
поэтому' ______ ■ |
|
|
|
|
|
|
( Д |
N)S+1 |
|
|
|
(ЗДО20 |
|
Следовательно, а с и м п т о т и ч е с к и е |
соот |
|||||
ношения (3,101) обеспечивают |
п р а в и л ь н у ю |
связь |
||||
между центральными моментами числа частиц для большого |
||||||
канонического |
ансамбля.. Поэтому можно сказать, что |
асимп |
||||
тотические формулы (З .ІО І) |
„ вытекающие |
из приближения |
||||
локальной параметрической |
зависимости, |
т е р м о д и н а |
||||
м и ч е с к и |
с о г л а с о в а н ы |
в |
смысла флуктуациг- |
онных теорем для числа частиц.
Взаключение подведем некоторые итоги..
Вэтом параграфе нами рассмотрены два способа замы кания цепочки уравнений Боголюбова, а именно.* п р и б л и
ж е н и е с а м о с о г л а с о в а н н о г о п о л я у. п р и б л и ж е н и е л о к а л ь н о й я а ß а м е т
р и ч е с к о й |
з а в и |
с и м о с т и , , |
из которого, как |
|
частный случай, |
следует |
рассмотренное в |
предыдущем пара |
|
графа |
с у п е р п о з и ц и о н н о е |
п р и б л и ж е |
||
н и е . |
|
|
|
|
Существуют и другие, физически не |
столь ясный спосо |
бы замыкания, которые мы здесь не рассматриваем».
Таким образом„ программа расчета равновесных свойств вещества методом функций распределения состоит из следую щих основных этапов:
1.Установление функциональной связи между трехчаотнчной и двухчастичной' (бинарной) функциями распределения и построение приближенного уравнения для бинарной радиаль ной 'функции..
2.Решение этого уравнения.
3. Расчет термического и калорического уравнений состоя ния с помощью ( З .І іО . (З .ІЗ ) или (3.24) ..
Эта программа содержи? ряд недостатков, а в настоя щее время наталкивается на значительные трудности*
ЮЗ
Главный недостаток состоит в существующем произвола в выборе способов замыкания.. Он вызван тем, что при осу ществлении процедуры замыкания приходится делать предпо ложения о свойствах такой сложной и малоизученной характе
ристики вещества,, как его |
т р е х ч а с т и ч а а я |
|||
ф у н к ц и я . |
Последняя не допускает |
столь |
разнообразной |
|
и наглядной физической интерпретации, |
как двухчастичная |
|||
функция, а ее экспериментальное определение |
весьма за |
|||
труднительно». Кроме того, |
как указывалось в |
пункта б)из |
||
§ S этой главы» процедуры замыкания противоречивы с точ |
||||
ки зрения законов термодинамики». |
|
|
||
О размере |
труднготей, |
возникающих на пути реализации |
метода функций распределения, свидетельствует уже то, что этим методом не воспроизведены пока даже простейшие точ
ные результаты, полученные |
прямым расчетом статистическо |
|
го интеграла |
(см .гл.і')» |
|
В такой |
ситуации наряду с дальнеіішим, развитием мвг- |
|
тода функций распределения |
целесообразно развивать более |
простые и эффективные метода, расчета». Один из таких мето дов будет рассмотрен в следующей главе» Он позволяет в
полной мере |
использовать некоторые о б щ и е с в о й - |
ства. только |
д в у х ч а с т и ч н о й функции и не |
требует использования более сложных функций распределе
ния. |
Упражнения к главе |
Ш. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||
Ш.1. Подучить из |
теоремы вириала Клаузиуса (1.25.) форму |
||||||||||||
|
|
лу (3 .1 3 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ш.2 |
Показать, |
что для системы твердых сфер с притяжени |
|||||||||||
|
|
ем, ковда |
ф |
(Ч.) = |
осэ |
при |
Ъ |
<■ 0 ,0 , <ф(Ѵ ) =■ |
|||||
= |
- |
£ 0 (С\0 / ‘С.)т |
при |
Ъ > |
C\Q( п о т е н ц и а л |
||||||||
|
|
К й е з о м а ) |
из |
|
(3 .13) |
и |
( З .І Р ) следует jâ ріГ= |
||||||
= |
(0 ü ü f z ) И |
(а0) + |
тп р>и |
|
, |
|
где С0о= |
/з, |
|||||
|
|
W ( а 0) |
= 9 |
(Q о) |
|
" |
величина относительной |
плот |
|||||
|
|
ности на поверхности |
сферы отталкивания (У к а |
э а- |
|||||||||
|
|
н и е: |
положить |
^ |
(т.) |
= /\(т .)ехр> [- р ф (~ с )] . |
|||||||
Ш.З |
Раскладывая Р |
и |
9 |
|
в ряды по степеням плотное- |
|
ти |
9 |
» найти из условия совместности формул |
||||||
|
(3 .13) и |
(3.24) радиальную функция |
в нулевом прибли |
||||||
|
жении до |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
Ш.4. Вывести из |
(3.26) |
формулу (3 .2 7 ), |
|
|
|
||||
Ш.б. |
Показать, |
что вириальное разложение функций распре |
|||||||
|
деления |
(3 .3 8 ) |
о коэффициентами (3.40) |
, удовле |
|||||
|
творяет |
уоловию ослабления корреляций |
(3,6)с Ff = (. |
||||||
Ш.б |
Найти с помощью (3 .44), |
(3.45) и (3 .13) |
или (3.24) |
||||||
|
первые три коэффициента в разложении давления по сте |
||||||||
|
пеням плотности и сравнить с соответствующими ре |
||||||||
|
зультатами |
гл.П. |
|
|
|
|
|
||
Ш.7. Вычислить о помощью (3 .4 4 ), (3.45; |
первую поправку |
||||||||
|
к радиальной функции'для сиотеыы твердых офер без |
||||||||
|
притяжения, |
когда ф>(с-)=ос? при Z< C lQ, |
ф ( о ) = О, |
||||||
|
при |
'6 > Q Q ■ Результат |
проанализировать, |
|
|||||
Ш.8 |
Найти из |
уравнений цепочки Боголюбова вторую поправ-о |
|||||||
|
ку по степеням плотности к функции распределения и |
||||||||
|
сравнить ее о результатом вирийльного разложения |
||||||||
|
(3 .38), |
(3 .40). |
|
|
|
|
|
||
Ш.9 |
Сравнить первые коэффициенты вириального |
разложения,, |
|||||||
|
вычисленные в суперпоэиционком приближении (3.64) |
||||||||
|
и в |
приближении самосогласованного |
поля (3 .87), |
||||||
|
(3 .8 9 ) о |
их точными значениями из |
(3 .4 0 ). Выяснить, |
||||||
|
в учете каких диаграмм начинается расхождение с точ |
||||||||
|
ным результатом,. |
|
|
|
|
|
14-896