Сопряженные переменные термодинамики | |
---|---|
Давление | Объем |
( Стресс ) | ( Напряжение ) |
Температура | Энтропия |
Химический потенциал | Номер частицы |
Число частиц (или число частиц) термодинамической системы, обычно обозначаемое буквой N, является числом составляющих частиц в этой системе. Число частиц является фундаментальным параметром термодинамики, который сопряжен с химическим потенциалом. В отличие от большинства физических величин, число частиц безразмерно. Это обширный параметр, поскольку он прямо пропорционален размеру рассматриваемой системы и, следовательно, имеет значение только для закрытых систем.
Составная частица является тот, который не может быть разбит на более мелкие куски в масштабе энергии к Т, участвующему в процессе (где K является постоянной Больцмана, а Т представляет собой температура ). Например, для термодинамической системы, состоящей из поршня, содержащего водяной пар, число частиц - это количество молекул воды в системе. Таким образом, значение составляющей частицы и, следовательно, количества частиц зависит от температуры.
Концепция числа частиц играет главную роль в теоретических размышлениях. В ситуациях, когда необходимо определить фактическое число частиц данной термодинамической системы, в основном в химии, практически невозможно измерить его непосредственно путем подсчета частиц. Если материал однороден и имеет известное количество вещества n, выраженное в молях, число частиц N можно найти по соотношению
где N A - постоянная Авогадро.
Связанный с этим интенсивный системный параметр задается плотностью числа частиц , полученной путем деления числа частиц в системе на ее объем. Этот параметр часто обозначается строчной буквой n.
В квантово-механических процессах общее количество частиц не может быть сохранено. Таким образом, концепция обобщается на оператор числа частиц, то есть на наблюдаемую, которая подсчитывает количество составляющих частиц. В квантовой теории поля оператор числа частиц (см. Состояние Фока ) сопряжен с фазой классической волны (см. Когерентное состояние ).
Одним из показателей загрязнения воздуха, используемым в стандартах качества воздуха, является концентрация твердых частиц в атмосфере. Эта мера обычно выражается в мкг / м 3 ( микрограммы на кубический метр). В действующих нормах выбросов ЕС для автомобилей, фургонов и грузовиков, а также в предстоящих нормах выбросов ЕС для внедорожной мобильной техники, измерения и пределы количества частиц определены, обычно называемые PN, в единицах [# / км] или [# / кВтч]. В этом случае PN выражает количество частиц на единицу расстояния (или работы).