next up previous
Következő: A 11.12 feladat megoldása Fel: megoldások Előző A 11.10 feladat megoldása

A 11.11 feladat megoldása

 

  1. tex2html_wrap_inline14332 kiszámításához meg kell határoznunk, hányféleképpen lehet M kvantumot szétosztani N oszcillátor között. (Az ábrán az i-edik és az (i+1)-edik pálcika közötti pontok száma

    tex2html_wrap14352

    adja az i-edik oszcillátorra kiosztott kvantumok számát.) Az összes lehetséges szétosztást úgy kapjuk meg, hogy az N-1 pálcika és az M pont (összesen N+M-1 objektum) összes permutációjából kizárjuk a pálcikák egymás közötti és a pontok egymás közötti permutációit. Tehát
    displaymath14334

  2. Ebből az entrópia
    displaymath14336
    ahol bevezettük az egy oszcillátorra átlagosan jutó kvantumok számát:
    displaymath14338
    A hőkapacitás kiszámításához meghatározzuk S hőmérsékletfüggését.
    displaymath14340
    amiből
    displaymath14342
    és a hőkapacitás
    displaymath14344
    Látható, hogy tex2html_wrap_inline14346 tetszőleges T-re. Behelyettesítve n(T) -t S kifejezésébe, könnyen belátható az is, hogy tex2html_wrap_inline14348, ha tex2html_wrap_inline14350, azaz az entrópia pozitív minden hőmérsékleten, tehát a kvantumok bevezetése megoldást adott az entrópia negativitásával kapcsolatos klasszikus problémákra (lásd a 11.14 példát).

11.11 feladat