P(n 1, n 2... n k ) = n 1!n 2! n k! pn1 1 pn2 2 pn k. P(N L, N R ) = N! N L!N R! pn L. q N R. n! r!(n r)! pr q n r, n! r 1!r 2! r k!

Σχετικά έγγραφα
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Ασκήσεις Κεφαλαίου 2

Π Ο Λ Ι Τ Ι Κ Α Κ Α Ι Σ Τ Ρ Α Τ Ι Ω Τ Ι Κ Α Γ Ε Γ Ο Ν Ο Τ Α

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ

ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις Κεφαλαίου Ι

Μικροκανονική- Kανονική κατανομή (Boltzmann)

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 07. ΣΤΡΟΦΟΡΜΗ ΚΑΙ ΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

. Να βρεθεί η Ψ(x,t).

Επαναληπτικές ασκήσεις

ΜΑΘΗΜΑ - VI ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ Ι (ΚΛΑΣΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ) Α. ΑΣΚΗΣΗ Α3 - Θερµοχωρητικότητα αερίων Προσδιορισµός του Αδιαβατικού συντελεστή γ

KATANOMEΣ- ΚΑΤΑΝΟΜΗ MAXWELL ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ETY-202. Εκπομπή και απορρόφηση ακτινοβολίας ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 12. ΎΛΗ & ΦΩΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/12/2012

Μικροκανονική- Kανονική κατανομή (Boltzmann)

Μικροκανονική- Kανονική κατανομή (Boltzmann)

Τμήμα Χημείας Πανεπιστήμιο Κρήτης. Εαρινό εξάμηνο 2009

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Στατιστική Περιγραφή Φυσικού Μεγέθους - Πιθανότητες

Διάλεξη 9: Στατιστική Φυσική

Α. Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

κλασσική περιγραφή Κλασσική στατιστική

21/11/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 06. Ο ΑΡΜΟΝΙΚΟΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΦΥΕ22

ETY-202. Ο γενικός φορμαλισμός Dirac ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 05. Ο ΓΕΝΙΚΟΣ ΦΟΡΜΑΛΙΣΜΟΣ DIRAC. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/11/2013

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ & ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2015 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΡΟΣ Β Η ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΑΠΛΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 2 Σεπτεμβρίου 2010

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

sin(5x 2 ) sin(4x) e 5t 2 1 (ii) lim x 0 10x 3 (iii) lim (iv) lim. 10t sin(ax) = 1. = 1 1 a lim = sin(5x2 ) = 2. f (x) = sin x. = e5t 1 = 1 0 = 0.

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΔΟΥΑΡΔΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Κεντρικό: Λεωφ. Κηφισίας 56, Αμπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

Α Ρ Ι Θ Μ Ο Σ : 6.913

11 η Διάλεξη Κινητική θεωρία των αερίων, Κίνηση Brown, Διάχυση. Φίλιππος Φαρμάκης Επ. Καθηγητής. Εισαγωγικά

Εξετάσεις 1ης Ιουλίου Για την ϐασική κατάσταση του ατόµου του Υδρογόνου της οποίας η κανονικοποιηµένη στην µονάδα

f x g x f x g x, x του πεδίου ορισμού της; Μονάδες 4 είναι οι παρατηρήσεις μιας ποσοτικής μεταβλητής Χ ενός δείγματος μεγέθους ν και w

Χρησιμοποιείστε την πληροφορία αυτή για να δείξετε ότι ο τελεστής που θα μεταφέρει το άνυσμα

ΚΑΤΑΝΟΜΗ BOLTZMANN ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Λύσεις Θεµάτων - Κβαντοµηχανική ΙΙ (Τµήµα Α. Λαχανά) Ειδική Εξεταστική Περίοδος - 11ης Μαρτίου 2013

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΑΕΡΙΟ VAN DER WAALS ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ- 1 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ

(1 mol οποιουδήποτε αερίου σε συνθήκες STP καταλαμβάνει όγκο 22,4 L, κατά συνέπεια V mol =22,4 L)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική. Μη Αντιστρεπτότητα και ο 2ος Θ.ν. Διδάσκων : Καθηγητής Γ.

Reynolds. du 1 ξ2 sin 2 u. (2n)!! ( ( videos/bulletproof-balloons) n=0

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

Δομή Διάλεξης. Εύρεση ακτινικού μέρους εξίσωσης Schrödinger. Εφαρμογή σε σφαιρικό πηγάδι δυναμικού απείρου βάθους. Εφαρμογή σε άτομο υδρογόνου

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Στατιστική Φυσική Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ. 1 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ. ΘΕΜΑ 1 ο Δίνεται η συνάρτηση f x. Ι. Το πεδίο ορισμού της f είναι:., 1 υ -1, B. 1, Γ. -1,., 1.

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΘΕΜΑΤΑ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΙΙ. Θέμα 2. α) Σε ένα μονοδιάστατο πρόβλημα να δείξετε ότι ισχύει

Ασκήσεις επανάληψης στα Μαθηματικά Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου, χ. Έτος του Μανώλη Ψαρρά Άσκηση 1 η

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Γραµµοµοριακός όγκος. Ο Νόµος του Avogadro

(t) x (t) t t t t. ΘΕΜΑ Α Α 1. Σχολικό βιβλίο σελ. 150 Α 2. Σχολικό βιβλίο σελ. 56 Α 3. Σχολικό βιβλίο σελ. 149 Α 4. i) Λ ii) Σ iii) Λ iv) Λ v) Σ

2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

2. Α ν ά λ υ σ η Π ε ρ ι ο χ ή ς. 3. Α π α ι τ ή σ ε ι ς Ε ρ γ ο δ ό τ η. 4. Τ υ π ο λ ο γ ί α κ τ ι ρ ί ω ν. 5. Π ρ ό τ α σ η. 6.

Γενικευμένος Ορισμός Εντροπίας

Κλασική και στατιστική Θερμοδυναμική

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

x όπου Α και a θετικές σταθερές. cosh ax [Απ. Οι 1, 2, 5] Πρόβλημα 3. Ένα σωματίδιο μάζας m κινείται στο πεδίο δυναμικής ενέργειας ( x) exp

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

1. Μετάπτωση Larmor (γενικά)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ι 22 Ιανουαρίου, 2019

2 η ΕΚΑ Α ΓΕΝΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ και. Έστω Α, Β ενδεχόµενα ενός δειγµατικού χώρου Ω µε Ρ(Α) = 8

Κεφάλαιο 2 ο Ενότητα 1 η : Μηχανικά Κύματα Θεωρία Γ Λυκείου

Κβαντομηχανική Ι 3o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

M V n. nm V. M v. M v T P P S V P = = + = σταθερή σε παραγώγιση, τον ορισµό του συντελεστή διαστολής α = 1, κυκλική εναλλαγή 3

Φ Ρ Ο Ν Τ Ι Σ Τ Η Ρ Ι Α ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΑ.Λ

Περι - Φυσικής. Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Τάξης Λυκείου Παρασκευή 15 Μάη 2015 Μηχανική/Θερµοδυναµική/Ηλεκτρικό Πεδίο. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

[6] Να επαληθευθεί η εξίσωση του Euler για (i) ιδανικό αέριο, (ii) πραγματικό αέριο

Συστήματα Πολλών Σωματίων

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

1. Η απομάκρυνση σώματος που πραγματοποιεί οριζόντια απλή αρμονική ταλάντωση δίδεται από την σχέση x = 0,2 ημ π t, (SI).

ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) 1 η Άσκηση 1000 mol ιδανικού αερίου με cv J mol -1 K -1 και c

1o ΘΕΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Σύστημα με μεταβλητό αριθμό σωματιδίων (Μεγαλοκανονική κατανομή) Ιδανικό κβαντικό αέριο

Βρέθηκε ότι το πηλίκο φ/λ = 68,5905 J K 1.

Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Τάξης Λυκείου Κυριακή 10 Μάη 2015 Βολή/Θερµοδυναµική/Ηλεκτρικό Πεδίο

Οδηγίες προς υποψηφίους

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΚΩΛΕΤΤΗ

Transcript:

Ασκήσεις Πιθανοτήτων - Στατιστικής Πρόβλημα 1 (Η Πολυωνυμική Κατανομή). Στο πρόβλημα αυτό θα μελετήσουμε μία γενίκευση της διωνυμικής κατανομής που συναντήσαμε στο μάθημα. Συγκεκριμένα, θα δούμε τί συμβαίνει όταν τα σωματίδια του αερίου που μελετάμε έχουν περισσότερες από 2 πιθανές καταστάσεις (π.χ. δεξιά, αριστερά, πάνω και κάτω ). 1.1 Θεωρείστε ότι ρίχνουμε 4 φορές ένα αμερόληπτο ζάρι και καταγράφουμε το αποτέλεσμα σε μία λίστα (π.χ. μία τυπική καταγραφή θα μπορούσε να είναι η (1, 5, 4, 1)). Να βρεθεί με πόσους διαφορετικούς τρόπους μπορούμε να φέρουμε 2 φορές το 1, 1 φορά το 4 και 1 φορά το 5. 1.2 Με βάση την απάντηση στο προηγούμενο ερώτημα, υπολογίστε την πιθανότητα να φέρουμε σε 4 ρίψεις ενός αμερόληπτου ζαριού 2 φορές 1, 1 φορά 4 και 1 φορά 5. 1.3 Θεωρείστε τώρα ότι ένα σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται στην κατάσταση i = 1, 2, 3 με πιθανότητες p 1, p 2, p 3 αντιστοίχως. Να δείξετε ότι αν έχουμε ένα σύστημα που αποτελείται από n τέτοια σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν (και άρα η κατάσταση του ενός είναι ανεξάρτητη από την κατάσταση των υπολοίπων), τότε η πιθανότητα να έχουμε n 1 σωματίδια στην κατάσταση (1), n 2 σωματίδια στην κατάσταση (2) και n 3 σωματίδια στην κατάσταση (3) δίνεται από τη σχέση: P(n 1, n 2, n 3 ) = n 1!n 2!n 3! pn1 1 pn2 2 pn3 3. Σημείωση. Η γενίκευση αυτής της κατανομής για καταστάσεις ονομάζεται πολυωνυμική και δίνεται από τη σχέχη: P(n 1, n 2... n ) = n 1!n 2! n! pn1 1 pn2 2 pn Προφανώς, για = 2 αναγόμαστε στη διωνυμική κατανομή που είδαμε στο μάθημα και που εκφράζει την πιθανότητα να έχουμε N L σωματίδια στην κατάσταση αριστερά και N R σωματίδια στην κατάσταση δεξιά : P(N L, N R ) = N! N L!N R! pn L q N R. Η ονομασία των κατανομών αυτών προέρχεται από το διωνυμικό θεώρημα: (p + q) n = και την αντίστοιχη πολυωνυμική του γενίκευση: (p 1 + p 2 p ) n = r=1 r 1=1 r 2=1 r!(n r)! pr q n r, r =1 r 1!r 2! r! pr1 1 pr2 2 pr. Με βάση το παραπάνω πρόβλημα, προσπαθείστε να αποδείξετε τις παραπάνω εκφράσεις. Σελ. 1 από 5

Ασκήσεις Μικροκανονικής Συλλογής: Διακριτές Μικροκαταστάσεις Πρόβλημα 2 (Σύστημα Ν κλασικών spin). Θεωρείστε ένα κλειστό σύστημα N κλασικών μη-αλληλεπιδρόντων σπιν παρουσία μαγνητικού πεδίου. Σε αυτήν την περίπτωση η ενέργεια του κάθε σπιν i = 1,..., N δίνεται από τη σχέση: ɛ i = σ i h όπου το σ i = ±1 ανάλογα αν το σπιν έχει την ίδια (+) ή αντίθετη (-) κατεύθυνση με το μαγνητικό πεδίο. 2.1 Την εντροπία του συστήματος S(E, N) συναρτήσει της ενέργειας E και αριθμού σωματιδίων N. 2.2 Την εντροπία του συστήματος S(T, N) συναρτήσει της θερμοκρασίας T και αριθμού σωματιδίων N. Βρείτε τα όρια της εντροπίας για T 0+ T + T T 0 2.3 Τη μέση ενέργεια του συστήματος E(T, N) συναρτήσει της θερμοκρασίας T και αριθμού σωματιδίων N. 2.4 Τη θερμοχωρητικότητα του συστήματος C N (T, N) συναρτήσει της θερμοκρασίας T και αριθμού σωματιδίων N. Η θερμοχωρητικότητα ορίζεται ως C N = Βρείτε τα όρια της θερμοχωρητικότητας για T 0+ T + E(T, N) = T S(T, N) Πρόβλημα 3 (Σωματίδιο με τρεις ενεργειακές στάθμες). Θεωρείστε ένα σωματίδιο με τρεις δυνατές ενεργειακές στάθμες E = 0, ±, οι οποίες έχουν πιθανότητα εμφάνισης p ±, p 0 αντίστοιχα. 3.1 Εκφράστε την εντροπία του συστήματος S σαν συναρτήση των πιθανοτήτων του. 3.2 Βρείτε τις τιμές των p ±, p 0, οι οποίες μεγιστοποιούν την εντροπία του συστήματος, με δεδομένο φυσικά τη συνθήκη κανονικοποίησης p = 1 Υπολογίστε την αντίστοιχη εντροπία. Υπόδειξη. Ορίσετε μια Lagrangian του συστήματος S = S λ p και βρείτε τα ακρότατα ως προς τις πιθανότητες. Σελ. 2 από 5

3.3 Εστω ότι είναι γνωστό ότι η μέση ενέργεια του συστήματος είναι ɛ = p E = (p + p ) Βρείτε τις τιμές των p ±, p 0, οι οποίες μεγιστοποιούν την εντροπία του συστήματος με δεδομένη την παραπάνω συνθήκη κανονικοποίησης αλλάκαι τη συνθήκη της ενέργειας. Υπολογίστε την αντίστοιχη εντροπία. Πρόβλημα 4 (Εντροπία Ελληνικής Γλώσσας). Χρησιμοποιήστε τον τύπο της εντροπία που συζητήσαμε στην τάξη, για να υπολογίσετε την εντροπία της ελληνικής γλώσσας, λαμβάνωντας υπόψη τις συχνότητες των γραμμάτων που δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Γράμμα Α Ο Ε Ι Τ Σ Ν Η Ρ Π Υ Κ Συχνότητα % 12.63 9.20 8.95 8.80 7.60 6.67 5.90 4.56 4.12 3.95 3.91 3.59 Γράμμα Μ Λ Ω Γ Δ Χ Θ Φ Β Ξ Ζ Ψ Συχνότητα % 3.27 2.54 1.94 1.62 1.55 1.23 1.16 0.72 0.64 0.42 0.31 0.15 Σελ. 3 από 5

Ασκήσεις Μικροκανονικής Συλλογής: Συνεχείς Μικροκαταστάσεις Πρόβλημα 5 (Κλασικό ιδανικό αέριο). Θεωρείστε ένα κλειστό σύστημα N ομοίων κλασικών μη-αλληλεπιδρόντων σωματιδίων με μάζα m μέσα σε έναν όγκο V, με το καθένα να έχει ενέργεια που δίνεται από τη σχέση: ɛ i = p i 2 2m όπου p i είναι το 3-διάστατο άνυσμα της ορμής του. 5.1 Την εντροπία του συστήματος S(E, V, N). 5.2 Τη μέση ενέργεια του συστήματος E(T, N). 5.3 Την εντροπία του συστήματος S(T, V, N). 5.4 Την θερμοχωρητικότητα (σε σταθερό όγκο) 5.5 Την πίεση του συστήματος P (T, V, N) C V = T P = T S(T, V, N) S(T, V, N) V Σημείωση. Θα χρειαστείτε τον τύπο για την επιφάνεια μιας σφαίρας με μοναδιαία ακτίνα σε d διαστάσεις. όπου Γ(d/2) = (d/2 1)! A d = 2πd/2 ( d 2 1)! Πρόβλημα 6 (Κλασικός Αρμονικός Ταλαντωτής). Θεωρείστε ένα κλειστό σύστημα N ομοίων κλασικών μη-αλληλεπιδρόντων σωματιδίων, των οποίων η ενέργεια δίνεται από τη σχέση ɛ i = p i 2 2m + mω2 x i 2 2 6.1 Την εντροπία του συστήματος S(E, N). 6.2 Τη μέση ενέργεια του συστήματος E(T, N). 6.3 Την εντροπία του συστήματος S(T, N). 6.4 Την θερμοχωρητικότητα C V (T, N). Σημείωση. Στον υπολογισμό του όγκου στο χώρο των φάσεων, εξετάστε την αλλαγή μεταβλητής των ορμών και των θέσεων, έτσι ώστε να μετατρέπεται το πρόβλημα σε ολοκλήρωμα πάνω σε (υπερ)σφαίρα. Πρόβλημα 7 (Αέριο Διδιάστατων Διατομικών Μορίων). Εστω ένα κλειστό σύστημα N ομοίων διατομικών μορίων, με τα άτομα να έχουν ίση μάζα m και βρίσκονται σε σταθερή απόσταση μεταξύ τους ίση με r 1 r 2 = R. Τα μόρια και τα άτομα μπορούν να κινηθούν μόνο πάνω σε μία επιφάνεια. Δείξτε ότι η Hamiltonian του κάθε μορίου μπορεί να εκφραστεί σαν H = P c 2 4m + p2 φ mr 2 όπου το P c είναι η διδιάστατη ορμή του κέντρου μάζας, και p φ η στροφορμή του κάθε μορίου. Θεωρώντας τη μικροκανονική συλλογή, υπολογίστε τις εξής ποσότητες : Σελ. 4 από 5

7.1 Την εντροπία του συστήματος S(E, N). 7.2 Τη μέση ενέργεια του συστήματος E(T, N). 7.3 Την εντροπία του συστήματος S(T, N). 7.4 Την θερμοχωρητικότητα C A (T, N). Συγκρίνετε την θερμοχωρητικότητα με αυτήν του αντίστοιχου διδιάστατου μονοατομικού αερίου. Πρόβλημα 8 (Θερμοκρασία για δεδομένη εντροπία (Pathria 1.10) ). Ενα mole από αέριο Ar και ένα mole από αέριο He, τα οποία μπορούν να θεωρηθούν ιδανικά αέρια, βρίσκονται σε δοχεία με ίσο όγκο V. Αν η θερμοκρασία του Ar είναι T = 300K, ποια είναι η θερμοκρασία του He, αν θεωρηθεί ότι έχουν την ίδια εντροπία S; Πρόβλημα 9 (Εντροπία Μίξης (Pathria 1.11) ). Εστω ότι έχουμε τέσσερα moles αζώτου σε όγκο V 1 και ένα mole οξυγόνου σε όγκο V 2, τα οποία τα αναμειγνύουμε με τελικό όγκο V = V 1 + V 2. Εστω ότι πριν και μετά την ανάμειξη τα αέρια βρίσκονται σε θερμοκρασία T = 300K και πίεση P = 1Atm. Ποια είναι η εντροπία ανάμειξης S (διαφορά αρχικής και τελικής εντροπίας) ανά mole τελικού αερίου. Σελ. 5 από 5