1403/02/10
علی بهاری

علی بهاری

مرتبه علمی: استاد
ارکید:
تحصیلات: دکترای تخصصی
اسکاپوس:
دانشکده: دانشکده علوم پایه
نشانی:
تلفن: 9112537702

مشخصات پژوهش

عنوان
ترمودینامیک و مکانیک آماری مقدماتی
نوع پژوهش
کتاب
کلیدواژه‌ها
آنتروپی، میکروحالت ها، هنگردها، توابع توزیع، سامانه های غیر تعادلی
سال 1402
پژوهشگران علی بهاری

چکیده

این کتاب بر اساس سرفصل وزارت عتف نوشته شد و در فصل اول آن نیاز بود به احتمال، قضیه استرلینگ، تابع توزیع گوسی و پواسنی و نیز مضارب لاگرانژ پرداخته شود تا دانشجویان عزیز، بتوانند با توجه و اطلاعات بیش‌تر به سراغ فصل‌های دیگر بروند. در فصل دوم به انتروپی پرداخته شد که از آن به عنوان نماینده دنیای ماکروسکوپیک یاد می‌شود. دنیای ماکروسکوپیک با رابطه‌ی پلانک همانند پلی به دنیای میکروسکوپیک (که نماینده‌ی دنیای میکروسکوپیک را میکروحالت‌ها فرض می‌کنند) متصل می‌شود. به همین دلیل در این فصل به انتروپی و میکروحالت‌ها با جزئیات زیاد پرداخته شد. از سوی دیگر این نگرانی وجود داشت که خواننده بی نظمی در انتروپی را با بی نظمی در زندگی روزمره (و آنچه در ذهن خویش ممکن است داشته باشد با آنچه در مکانیک آماری اطلاعات مطرح است) به اشتباه نگیرد تلاش شد تا این فصل با انتروپی اطلاعات تکمیل گردد. افزون بر آن بنا بر این است که دانشجو به اندازه و مقیاس قطعات گرمابر توجه اساسی داشته باشد برای توجه به آن، این فصل با یک رابطی یا اتصال دهنده‌ای بین دو منبع با دمایی فرضی شروع شد و در آن بارها به چگونگی و اهمیت تماس نقطه ایی محل اتصال رابط و چشمه‌ها (که به ویژه برای قطعات با مقیاس نانومتر اهمیت فراوان دارند)، توجه داده شد. فصل سوم به همپاری انرژی و گاز آرمانی اختصاص یافت. در این منظر از برهم کنش‌های بین ذرات در دستگاه و از خود اندازه مولکول‌ها در برابر اندازه فضایی که قرار است اشغال کنند چشم پوشی گردید. همچنین رابطه‌هایی که بسیار برای خواننده آشنا هستند با تکیه به مباحث مربوط به تعداد میکروحالت‌ها بدست آمدند. در فصل چهارم هنگردهای آماری و تابع پارش مطرح شدند. کپی‌های ذهنی از واقعه‌ای که در یک زمان به مخاطب داده می‌شود در قالب هنگرد طرح شدند. با در نظر قرار دادن انرژی و دما، موارد مهم بندادی کوچک (میکرو کانونیک) و بندادی (کانونیک) با تابع پارش به ظاهر یکسان و در مفهوم متفاوت، دسته بندی شدند. معلوم می‌شود که تابع پارش می‌تواند به جای تعداد میکروحالت‌ها در روابط ترمودینامیکی نقش اصلی را بازی کند بر همین اساس بیش‌تر به آن پرداخته شد و با تغییراتی که در تعداد ذرات دستگاه ممکن است بروز کند در فصل پنجم با طرح هنگرد بندادی بزرگ (ماکرو کانونیک) و پتانسیل شیمیایی بحث هنگردها کامل شد. تابع توزیع ماکسول و بولتزمن برای ذرات کلاسیکی و به اصطلاح مکانیک آماری کلاسیکی که در آن تعداد جایگاه‌های قابل اشغال بسیار بسیار بیش‌تر از تعداد ذرات اشغال کننده جایگاه‌های مزبور هستند در ابتدای فصل ششم توضیح داده می‌شوند. سپس گازهای فونونی و فوتونی و نیز تابش جسم سیاه با جزئیات بیش‌تر بیان می‌گردند. در ادامه در فصل بعد (فصل هفتم) به ذرات کوانتومی که بسته به اسپین نیمه صحیح و صحیح تحت عنوان به ترتیب فرمیون و بوزون پرداخته می‌شود. برای این ذرات تعداد جایگاه‌های قابل اشغال با تعداد ذرات اشغال کننده‌ی آن جایگاه‌ها قابل قیاس هستند. در حوزه‌ی مکانیک آماری کوانتومی تابع توزیع فرمی- دیراک و بوز- اینشتین به عنوان تابع توزیع‌های حاکم بر رفتار به ترتیب ذرات فرمیونی و بوزونی بدست می‌آیند و پیام‌های منتج از آن تجزیه و تحلیل می‌گردند. در فصل هشتم سامانه‌های برهم کنشی، گازهای واقعی، سامانه‌های مغناطیسی و مدل آیزینگ مطرح می‌گردند. در اینجا به ویژه در مدل آیزینگ به نزدیک ترین همسایه‌ها که تاثیر آن‌ها بر اتم مورد نظر بیش‌تر است وزن بیش تری داده می‌شود تا در بررسی و پرداختن گازهای واقعی و لحاظ کردن برهم کنش‌ها راهی را در حل و بحث موارد اشاره شده در پیش روی قرار گیرد. رابطه‌ی گازهای حقیقی و تابع پارش مربوط به آن دستگاه چند اتمی هم مورد بحث قرار می‌گیرند. فصل نهم به مکانیک آماری غیر تعادلی و با توجه به زنجیره‌ی مارکوف و معادلات اساسی فوکر – پلانک برای سامانه‌های خارج از تعادل اختصاص می‌یابد. در این وادی، تلاش شده با توجه به اندازه اطلاعات دانشجویی که بعد گذراندن درس ترمودینامیک و مکانیک آماری 1 و غالبا چند درس پایه‌ای وجود دارد سامانه‌های غیر تعادلی مطرح شوند تا تنها به سامانه تعادلی محدود نشوند (هر چند این تذکار نباید مانع از حذف و یا کم اهمیت جلوه دادن این نوع سامانه‌های آماری غیر تعادلی گردند). از این رو برخی استدلال‌ها در پیوست‌ها در اختیار دانشجوها قرار می‌گیرد تا در درک مفاهیم برخی مطالب یاری رسان خوبی باشد. در انتها در فصل دهم، چند موضوع تحت عنوان مباحث ویژه کتاب را تکمیل می‌کنند. هر چند در عناوین یا سرفصل این کتاب به حوزه‌ی نانو مقیاس غفلتی صورت گرفته است ولی با توجه به اینکه رشته تخصصی نگارنده در این حوزه به عنوان یک آموزنده می‌باشد تلاش شده است تا جایی برای آن در نظر گرفته شود