Termisk fysikk fungerer som en bro mellom den makroskopiske verden og den mikroskopiske verden, forbinder de konsepter og ideer om kvantemekanikk til makroskopiske prinsippene for varme. Den gjør dette ved å innføre tre nye begreper: entropi, temperatur og fri energi
Før du tar fatt på vår studie av termisk fysikk, må vi først forstå noen grunnleggende begreper om kvantemekanikk og sannsynlighet teori. La oss starte med å gjennomgå noen av de underliggende prinsippene for kvantemekanikk.
Kvantemekanikk er studiet av de grunnleggende bestanddelene i universet, og hvordan de samhandler med hverandre og oss. Det er mange filosofiske debatter over "rightness" av teorien, og hvordan det blir tolket. Det viktigste å huske om det er at alle de eksperimentelle bevis hittil støtter spådommer gjort av kvantemekanikk. I vitenskapen, er dette faktisk den base som alt er bygd, og alt annet er "bare kommentaren". Uavhengig av dine personlige følelser, etter
dette uunngåelig faktum krefter aksept av kvantemekanikk og sine spådommer.
Vi vil ikke gå i detaljer om kvantemekanikk, men heller bare treffe høydepunktene her. I hjertet av teorien er tanken om at alle objektene kan beskrives i form av en matematisk funksjon kjent som en bølgefunksjon. All informasjon om objektet finnes i denne funksjonen. Hvordan bruker vi den til å spå? Vi trenger en måte å representere fysiske størrelser som matematiske konstruksjoner. I klassisk fysikk, vi oppnådd dette ved hjelp av skalarer, vektorer og tensorer. I hvert tilfelle er disse mengdene er tall, eller grupper av tall.
I overgangen fra klassisk til kvantemekanikk, erstatter vi disse tallene med operatører, som virker på bølgefunksjonen til å generere en ny bølgefunksjonen.
En måte å tolke denne tilnærmingen er å tenke på bølgefunksjonen som en vektor i noen abstrakt (potensielt uendelig dimensjonale) vektorrom. Den nye bølgefunksjon genereres av operatørene forbundet med fysiske størrelser kan da betraktes som å skape et sett av koordinatakser i vektorrommet, med hver akse tilsvarer et spesifikt måle resultat.
Ved å projisere bølgefunksjonen av interesse (vanligvis den opprinnelige bølgefunksjon) på disse akser, kan sannsynligheten for å måle en bestemt verdi bestemmes
. Eksempel:
Anta at bølgefunksjonen tilknyttet et elektron begrenset til en dimensjon som er gitt ved
hvor a er en konstant som er knyttet til bredden av bølgefunksjonen
Tilstander av en System