Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
64
Układyjednofazowejednoskładnikowe
dyskretne,ściśleokreślone.Zmianaenergiiodbywasięwięcskokowo,między
poziomamienergetycznymi,iwymagapochłonięciabądźwypromieniowania
ściśleokreślonejporcjienergii–kwantuenergii.
Stanrównowagitermicznejukładuwcalenieoznacza,żejednaokreślona
cząsteczkazawszeznajdujesięnajednympoziomieenergetycznym,adruga
–stalenainnympoziomie.Równowagatamacharakterrównowagidynamicznej,
czylicząsteczki–ciągleprzekazującsobieporcjeenergii–przeskakująmiędzy
poziomamienergetycznymi,aczasichprzebywanianadanympoziomie,nazy-
wanyczasemżyciacząsteczkinan-tympoziomieenergetycznym,jestkrótki.
Jeżeliobserwowanapróbkaznajdujesięwtemperaturzeinnejniż0K,to
nieustająceruchytermicznecząsteczekpowodują,żeznajdująsięonenaróżnych
poziomachenergetycznych.Chociażniewynalezionojeszczemetodymonitoro-
waniazmianstanówenergetycznychpojedynczychcząsteczek,tojednakmożna
określićliczbęcząsteczekwdanymstanieenergetycznym.Jeżelitemperatura
układunieulegazmianie,towartośćtajeststaławczasie.Liczbęcząsteczek
wdanymstanienazywasięobsadzeniemstanulubpopulacjąstanu.
Jeżelitrzyróżnecząsteczkirotująwzdłużtrzechkierunkówprzestrzeni(x,y,z)
ztakąsamąenergią,toreprezentujątrzyróżnestanynatakimsamympoziomie
energetycznym.Takieróżnestanywystępującenatymsamympoziomie
energetycznymokreślasięjakostanyzdegenerowane(tupotrójniezdegenerowa-
ne).Innymprzykłademtakichzdegenerowanychstanówmożebyćsytuacja
elektronówobsadzającychenergetycznierównoważneorbitalep
x
,p
y
ip
z
–trzy
różnestanynatymsamympoziomieenergetycznym.
Wtemperaturze0Kzawszebędąobsadzanestanyonajniższejenergii.Ze
wzrostemtemperaturyrośnieprawdopodobieństwoobsadzeniastanówoenergii
wyższej,jednakniezależnieodtemperaturyprawdopodobieństwoobsadzenia
stanuwyższegozawszejestmniejszeaniżeliprawdopodobieństwoobsadzenia
stanuoniższejenergii.
Funkcjęopisującąobsadzeniastanóworóżnychwartościachenergiinazywa
sięrozkłademBoltzmanna.
RozkładBoltzmanna
Stosunekliczbycząsteczekwstanachoróżnychenergiach
N
N
j
i
=e
–
E
k
i
B
–E
T
j
gdzie:N
i
–liczbacząsteczekobsadzającychwyższystan,
N
j
–liczbacząsteczekobsadzającychniższystan,
E
E
k
T–temperatura.
B
i
j
–energiawyższegostanu,
–energianiższegostanu,
–stałaBoltzmanna,
(2.1)
