Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 3
Совокупность большого числа молекул является системой, качественно отличной от системы, состоящей из небольшого числа молекул. В ней проявляются закономерности особого типа, совершенно не свойственные простым механическим системам.
При столкновении молекул изменяется направление движения, а также скорости молекул по абсолютной величине. В результате в газе возникает распределение молекул по скоростям: появляются молекулы с большими скоростями и молекулы со средними и малыми скоростями. Дальнейшее повышение давления газа сопровождается увеличением взаимодействия межд} молекулами, что приводит к возрастанию плотности системы и к появлению-конденсированного состояния, в котором статистика Больцмана неприменима.
Условием применимости классической статистики служит выполнение неравенства
Действительно, если пк — среднее число частиц, имеющих энергию б и парциальный потенциал р, то распределение этих частиц будет: по Больцману
по Бозе—Эйнштейну (распределение является квантовым, симметричным; в каждом квантовом состоянии может находиться любое число частиц):
(46)
по Ферми—Дираку (распределение является квантовым, антисимметричным; в каждом индивидуальном квантовом состоянии не может находиться больше одной частицы)
Если выполняется неравенство (44), то единицей в знаменателе выражений (46) и (47) можно пренебречь, и распределение Бозе и Ферми переходит в распределение Больцмана [выражение (45)].
Максвелл вывел закон распределения молекул по скоростям для условий, когда имеется достаточное число молекул газа. Этот закон имеет универсальный характер и справедлив Для теплового движения молекул и атомов в любых телах. Вывод закона основан на классической механике, поэтому его применение в такой же мере ограничено квантовыми явлениями, как и вообще применение классической механики к тепловому движению.
Неравенство (44) можно заменить выражением
(48)
Таким образом, неравенство (48) служит условием применимости статистики Больцмана; чем выше вакуум, чем больше энергия и масса частиц, тем лучше удовлетворяется условие применимости классической статистики. В обратном предельном случае, когда 
наступает вырождение газов. Следовательно, вырождение обусловлено: 1) малой массой частиц и 2) большой плотностью и низкой температурой газа.
Заметим, что для большинства газов отличие квантовой статистики от классической при не очень больших значениях температур и плотностей ничтожно мало. Оба квантовых распределения, Бозе и Ферми, с большой степенью точности можно заменить распределением Больцмана.
Распределение молекул по скоростям является распределением равновесным. Обычно необходимо рассматривать систему в течение времени, сравнимого или даже малого по сравнению со временем релаксации. Для больших систем это возможно благодаря существованию наряду с полным статистическим равновесием всей замкнутой системы так называемых частичных равновесий. Прн этом в отдельных малых частях системы равновесие станавливается значительно быстрее, чем это происходит между различными ими частями.
Другие части:
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 1
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 2
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 3
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 4
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 5
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 6
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 7
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 8
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 9
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 10
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 11
Конденсация пара при давлениях ниже тройной точки. Часть 12