关于系综介绍

[拼音]：xizong

[外文]：ensemble

宏观状态相同但微观结构不同的一些体系的集合。J.W.吉布斯首先提出这一概念。一个热力学体系是由非常多的粒子（通常为1023数量级）构成的，这些粒子处于不断运动和相互作用之中。由于对体系的物理量进行实验测量需要一定的时间，体系的物理量的实验值其实是一种时间平均值，体系中粒子的位置和动量千变万化，即体系的微观结构是不断变化的。但是，有一些体系的微观结构虽然不同，宏观状态却是相同的。这些体系的无规集合就是系综。吉布斯认为，对于给定的体系，其时间平均行为和系综的瞬时平均行为是等价的，这是统计力学中的一个理论基础。根据这个原理，可用计算系综中大量体系的平均物理量的办法求得其中一个代表体系的物理量的时间平均值，以与实测值对比。

利用系综方法能够讨论粒子间有相互作用的体系。在这种体系中（例如真实气体、液体等），体系的能量不能分解为各个孤立粒子的能量贡献的和，所以“独立粒子近似法”无法应用。此外，用系综方法处理问题还有一个好处，就是系综中体系的数目可以取得非常大，因而可以采用一些简化计算的数学公式。

在实际应用中最重要的系综有三种（体系的体积都是固定的）：

（1）微正则系综，相当于由孤立体系构成的系综，即体系的粒子数和能量是固定的；

（2）正则系综，相当于封闭的等温体系，体系间只能交换能量，不能交换物质，体系的粒子数和温度固定；

（3）巨正则系综，相当于开放的等温体系，体系间可以交换能量和物质，体系的温度和各物种的化学势是固定的。

参考文章

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