Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Механика_Лекция_15.doc
Скачиваний:
40
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
509 Кб
Скачать
☆

11 1Й курс. 2й семестр. Лекция 15

Лекция 15.

Статистическое описание равновесных состояний. Функция распределения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Принцип детального равновесия. Распределение Максвелла. Экспериментальная проверка распределения Максвелла. Фазовое пространство. Распределение Максвелла-Больцмана. Равновесные флуктуации. Статистическое обоснование второго начала термодинамики. Формула Больцмана для статистической энтропии.

Математическое отступление.

Пусть при каком-то эксперименте было проведено N испытаний, в результате чего был получен ряд значений искомой величины x: {x1, x2, x3, x4, , xN}. Причем некоторые из этих значений могут быть одинаковыми. Составим таблицу (или как говорят, распределение значений).

Значение x

x1

x2

…

xk

Количество одинаковых значений

N1

N2

…

Nk

При этом .

Определим частоту появления величины xi как отношение: .

Среднее значение величины x: .

В случае повторных экспериментов в тех же условиях можно ожидать, что новое значение средней величины будет несильно отличаться от прежнего значения. В предельном случае бесконечного числа испытаний величина

называется вероятностью появления значения xi .

Предположим, что вероятность pi уже известна для данного эксперимента. Тогда можно рассчитывать, что при проведении N испытаний величина xi выпадет Ni = pi N раз.

В некоторых случаях математический анализ условий проведения эксперимента даёт оценку для вероятности появления величины x в виде определённого интеграла:

- это вероятность того, что числовое значение величины x (которая называется случайной величиной) находится в пределах: x1< x <x2. В этом случае, если интервал x = x2x1 имеет малую величину, то , где x1<x0<x2.

Среднее значение величины x в этом случае ищется в виде: .

Функция f(X) называется плотностью распределения. Для неё выполняется условие нормировки:

.

Смысл этого условия можно определить из равенства - вероятность того, что величина x примет какое-то значение, равна 1.

Примером плотности распределения является нормальное распределение (распределение Гаусса):

.

Если задана какая-то функция от случайной величины (x), то среднее значение этой функции

.

Если при измерениях получаются две случайные величины x и y, то вероятность задаётся с помощью уже двумерной функции распределения:

.

Если случайные величины x и y независимы друг от друга, то .

Замечание. В случае, когда случайная величина задаётся функцией распределения, вероятность того, что эта величина примет конкретное значение равна нулю: .