Макрожүйенің микрокүйлерін сипаттайтын шамаларды статистикалық үлестіру функциясы

2. Макрожүйенің микрокүйлерін сипаттайтын шамаларды статистикалық үлестіру функциясы

1. 
   Сатистикалық заңдылықтар. Статистикалық тепе-теңдік күй
   

Кіріспеде айтқандай статистикалық физиканың негізгі мәсе-лесі жүйенің жеке бөлшектерінің қозғалыс заңдылықтарын біле отырып, макрожүйелерде болатын құбылыстар заңдылықтарын тағайындау.
Сондықтан статистикалық физиканың негізгі мақсаттарының бірі-феноменологиялық термодинамиканың заңдарын заттардың атом-молекулалық құрылысы негізінде түсіндіру деуге де болады. Сонымен қатар кез келген термодинамикалық жүйелердің күй теңдеулерін тағайындауды тек статистикалық әдістер негізінде ғана жүзеге асыруға болады. Ал ол теңдеулер термодинамика қатыстарына анық физикалық мазмұн беру үшін аса қажет. Бірақ бұл мәселе табиғатта бар денелер үшін осы уақытқа дейін аналитикалық түрде шешімін тапқан емес. Оның негізгі қиындығы оның математикалық сипатында жатыр.
Макроденелердің статистикалық заңдылықтарын жақсы түсіну үшін ең алдымен газ түріндегі жүйелерді қарастырайық. Белгілі бір ыдыстағы N молекуласы бар газдың әр нүктесіндегі тығыздығы жалпы алғанда әртүрлі болуы мүмкін. Бізге бұдан былай осы молекулалардың ыдыс ішіндегі сипаттамаларының әр нүктедегі және әр бағыттағы үлесуі керек. Жалпы алғанда осы үлестіру функциясы молекулалардың координаттары мен импульстеріне байланысты. Үлесу заңдылығы уақыт бойынша да өзгеруі мүмкін. Бірақ газдар үшін оның тығыздығы өте тез арада-ақ барлық нүктеде бірдей теңеледі. Сондықтан газды сипаттайын макроскоп параметрлер (мысалы, қысым, температура т.б.) газдың барлық нүктелерінде бірдей мән алады.
Шындығына келгенде, мұндай құбылыстар барлық макраскоп жүйелердің бәрінде болады. Сөйтіп шекті көлемі бар тұйық макрожүйе ертелі-кеш өзінің тепе-теңдік күйіне көшетінін тәжірибе көрсетеді. Мұндай күйді сипаттайтын макропара-метрлер дененің барлық нүктелерінде тұрақты мән алады. Тұйық жүйенің тепе-теңдік күйіне көшу процесін релаксация деп атайды. Денелердің көпшілігі үшін релаксация уақыты аз, кейде тіптен өте аз мән алады. Мысалы, нормалы күйдегі газдар үшін бұл уақыт 1 секундтың милионнан бір бөлігіне тең.
Релаксация процесі жүйелерде өздігінен болады да, жүйе осы тепе-теңдік күйінен өз бетінше шығып кете алмайды. Сөйтіп тепе-теңдікке өту қайтымсыз процесс болып табылады. Осындай процестер барлық денелерге тән.
Ал дененің макроскоп сипатамалары (қысым, температура т.б.) деп отырған физикалық шамалар статистикалық физиканың шеңберінде олардың микрокүйлерінің жасалу ықтималдығын үлестіру бойынша алынған орташа шамалар. Олай болса, жүйенің термодинамикалық шамаларының тұрақтылығы, олардың барлық нүктелердегі мәндерінің бірдейлігі дегенімізді оның тепе-теңдік күйіндегі микрокүйлерді үлестіру функциясы сол жүйе үшін стационарлы, уақыт бойынша өзгермейді деп түсіну керек. Статистикалық физиканың негізгі мақсаты осы стационарлы, қарапайым тепе-теңдік күй үшін универсал, барлық жүйелер үшін қолданылуы бірдей үлестіруді табу. Мұндай үлестіру барлық макрожүйелердің тепе-теңдіктегі күйін толық зерттеп шығуға мүмкіндік туғызады.
Макрожүйелердің тепе-теңдікте емес күйлерін де статисти-калық физика әдістерімен зерттеуге болады, бірақ ол өте күрделі. Ол мәселеге біз соңғы тарауларда қайта ораламыз. Дегенмен, тепе- теңсіздік күйдегі жүйені бірнеше тепе-теңдік күйдегі квазитұйық және өзара квазибайланыссыз жүйелерге бөліп, оны қарапайым статистикалық жолмен де қарастыруға мүмкіндік туады. Сонымен статистикалық физика көзқарасы тұрғысынан тепе-теңдіктегі күйге дене өз бетінше, сырттың әсерінсіз келетін болса және одан басқа күйге өте алмаса, онда сол тепе-теңдік күйінің болу ықтималдығы басқа күйлерден өте үлкен болуы тиіс.