statistička fizika

statistička fizika, grana teorijske fizike koja objašnjava makroskopska svojstva tvari kao posljedicu zakona gibanja atoma i molekula. Njezina je osnovna pretpostavka da se promatrani fizikalni sustav sastoji od velikoga broja čestica. Odstupanja od termodinamičkog opisa su to veća, ili vjerojatnija, što je sustav manji. Makroskopske veličine (tlak, temperatura te iz njih izvedene veličine poput toplinske vodljivosti) uvode se s pomoću prosječnih vrijednosti mehaničkih parametara čestica (položaj, brzina, količina gibanja, kinetička energija) u faznom prostoru. U faznom prostoru cijeli promatrani sustav prikazan je jednom točkom kojoj su koordinate sve početne koordinate položaja čestica (x1 … xN, kraće x) te sve početne vrijednosti količine gibanja čestica (p1 … pN, kraće p). Analogno, kao što je gibanje čestice određeno njezinim početnim položajem i količinom gibanja, tako je i ponašanje sustava čestica određeno generaliziranim položajem i generaliziranom količinom gibanja u faznom prostoru. Neprebrojivost čestica uvjetuje pretpostavku da broj čestica teži beskonačnomu (N → ∞). Uz taj se uvjet kao zamjena za klasične zakone očuvanja količine gibanja, kutne količine gibanja i energije u statističkoj fizici javlja Liouvilleov teorem (→ liouville, joseph), koji izriče jednaku vjerojatnost jednako velikih elemenata faznoga prostora.

U kvantnoj statističkoj mehanici situacija je konceptualno ista, ali se pojavljuju komplikacije izazvane svojstvima tzv. diskretne raspodjele elektrona, tj. nemogućnošću vezanih elektrona da imaju bilo koju unutrašnju energiju osim određenih vrijednosti. To uvjetuje da nisu sve vrijednosti količine gibanja i položaja ravnopravne (vjerojatnost nekih iščezava) pa za dovoljno male dijelove faznoga prostora ne bi bilo moguće sa sigurnošću odrediti vjerojatnost, a time i bilo koja svojstva ponašanja. Zbog toga je nužno uključiti Heisenbergove relacije neodređenosti, koje postavlju u matematičkom obliku fizikalno svojstvo nemogućnosti istodobnog apsolutno točnog određivanja parametara gibanja pojedine čestice; ako je položaj točan, količina gibanja je neodređena i obrnuto. U faznom prostoru postoji minimalni volumen reda veličine Planckove konstante, unutar kojega je nemoguće ustanovljavanje zakonitosti.

Glavno je područje primjene statističke fizike termodinamika, gdje služi za dublje razumijevanje zakona termodinamike i za proračun termodinamičkih funkcija.

statistička fizika. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 16.10.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=57895>.