المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
العوامل الجوية المناسبة لزراعة البطاطس
2024-11-28
السيادة القمية Apical Dominance في البطاطس
2024-11-28
مناخ المرتفعات Height Climate
2024-11-28
التربة المناسبة لزراعة البطاطس Solanum tuberosum
2024-11-28
مدى الرؤية Visibility
2024-11-28
Stratification
2024-11-28

طرق تحديد الحدود الدولية - اختيار حدود قديمة
19-1-2021
الجينات الفايروسية وشفرتها الجينية
31-7-2017
اخبار الامام عن حال الخوارج
5-01-2015
كيف تكون الكربون، العنصر الأساسي للحياة؟
2023-03-16
زراعة الزعتر
2024-03-31
Acetic acid and other weak acids
26-1-2017

Equipartition Theorem  
  
1264   05:49 مساءاً   date: 26-8-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 21


Read More
Date: 3-9-2016 1177
Date: 4-9-2016 1490
Date: 7-8-2016 892

Equipartition Theorem

a) For a classical system with Hamiltonian

at a temperature τ, show that

b) Using the above, derive the law of Dulong and Petit for the heat capacity of a harmonic crystal.

c) For a more general Hamiltonian,

prove the generalized equipartition theorem:

where x1 = q1,…, xN = qN, xN+1 = p1,…,x2N = pN. You will need to use the fact that U is infinite at qi = ±∞.

d) Consider a system of a large number of classical particles and assume a general dependence of the energy of each particle on the generalized coordinate or momentum component q given by ε (q) where

Show that, in thermal equilibrium, the generalized equipartition theorem holds:

What conditions should be satisfied ε (q)  for to conform to the equipartition theorem?

SOLUTION

a) For both of these averages the method is identical, since the Hamiltonian depends on the same power of either or q. Compose the first average as follows:

(1)

where the energy is broken into the pi - dependent term and E', the rest of the sum. The second integrals in the numerator and denominator cancel, so the remaining expression may be written

(2)

where, as usual, β ≡ 1/τ. A change of variables produces a piece dependent on β and an integral that is not:

(3)

The (ki/2) ⟨q2i⟩ average proceeds in precisely the same way, yielding

(4)

b) The heat capacity, CV, at constant volume is equal to ∂E/∂τ. From part (a), we have

(5)

where we now sum over the 3-space and momentum degrees of freedom per atom. The heat capacity,

(6)

is the law of Dulong and Petit.

c) Now take the average:

(7)

Integration by parts yields

(8)

where the prime on the product sign in the first term indicates that we integrate over all xi except i = j. If ij, then the first term in the numerator equals zero. If xj is one of the q's, then by the assumption of U infinite, the term still equals zero. Finally, if i = j > N ,then by l’Hôpital’s rule the first term again gives zero. In the second term, ∂xi/∂xj = δij, so the expression reduces to

(9)

Finally,

(10)

d) By definition,

(11)

Given a polynomial dependence of the energy on the generalized coordinate:

(12)

(11) yields

(13)

To satisfy the equipartition theorem:

(14)

Thus, we should have n = 2.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.