某一巨觀狀態所對應的微觀狀態數目稱為該巨觀狀態的熱力學機率，用W表示。
基本介紹
- 中文名：熱力學機率
- 外文名：Thermodynamic probability
- 領域：熱力學
- 別稱：熱力學幾率
- 定義：巨觀狀態所對應的微觀狀態數目
- 字母表示：W
介紹,解釋,與熵的關係,第二定律表述,
介紹
對於有固定體積、能量和組成的巨觀熱力學平衡狀態，組成其分子的能量分布和構型分布還可以有不同的方式而不影響巨觀平衡態。這些與巨觀態的條件相應的方式（量子狀態）的數目稱為熱力學機率。
解釋
無序度與微觀狀態數
一個被隔板分為A、B相等兩部分的容器，裝有N個分子。開始時，N個分子都在A部，抽出隔板後分子將向B部擴散並在整個容器內無規則運動。
（1）巨觀態：
指出A、B兩邊各有幾個分子，代表的是系統可能的狀態。
（2）微觀態：
是詳細的分布，具體指明了分子各處於A或B哪一邊。
討論N個粒子在空間的分布問題
可分辨的粒子集中在左邊空間的機率P
巨觀狀態 （分配種類） | 一 A B | 二A B | 三A B | 四A B | 五A B |
微觀狀態 （分子分布方式） | abcd | abc d bcd a cda b dab c | ab cd ac bd ad bc bc ad bd ac cd ab | a bcd b acd c abd d abc | abcd |
一個巨觀態對應的微觀狀態數W | 1 | 4 | 6 | 4 | 1 |
5種巨觀狀態所對應的微觀狀態總數為16。
一、五這兩種巨觀狀態各有1個微觀狀態，表明4個分子全部處於A (或B ) 中的機率最小為
推論：如果共有N個分子，全部N個分子都處於A中的機率為
。例如，對1 mol（
個分子）的氣體來說，所有這些分子全部處於A中的機率是
。
這個機率是如此之小，實際上是不會實現的。
二、四這兩種巨觀狀態各有4個微觀狀態，其機率為
三這種巨觀狀態（即容器A、B兩部分各有兩個分子）有6個微觀狀態，其機率最大為
一般來說，若有N個分子，則共2N種可能方式，而N個分子全部退回到A部的幾率1/2N。對於真實理想氣體系統N到1023/mol，這些分子全部退回到A部的幾率為（1/210）23 。此數值極小，意味著此事件永遠不回發生。從任何實際操作的意義上說，不可能發生此類事件。
對單個分子或少量分子來說，它們擴散到B部的過程原則上是可逆的。但對大量分子組成的巨觀系統來說，它們向B部自由膨脹的巨觀過程實際上是不可逆的。這就是巨觀過程的不可逆性在微觀上的統計解釋。
對應微觀狀態數目多的巨觀狀態出現的機率大。
與熵的關係
熱力學機率（微觀狀態數）、無序度、混亂度。
若一個孤立系統的熱力學機率 由W1變至W2，且 W2 > W1， 則
孤立系統熵增加的過程是熱力學機率增大的過程，是系統從非平衡態趨於平衡態的過程，是系統的無序度加大的過程，是一個巨觀不可逆的過程。
第二定律表述
孤立系統內部所發生的過程總是從包含微觀態數少的巨觀態向包含微觀態數多的巨觀態過渡，從熱力學機率小的狀態向熱力學幾率大的狀態過渡。
