Termisk fysik
Termisk fysik är en kombinerad studie av termodynamik, statistisk mekanik och kinetisk teori. Detta paraplyämne är vanligen avsett för fysikstudenter och fungerar som en allmän introduktion till vart och ett av de tre centrala värmerelaterade ämnena. Andra författare definierar dock termisk fysik löst som en sammanfattning av endast termodynamik och statistisk mekanik.
Bose-Einstein-kondensat - en representativ bild av termisk fysik.
Översikt
Termisk fysik är generellt sett en studie av den statistiska naturen hos fysiska system ur ett energiperspektiv. Med utgångspunkt i grunderna för värme och temperatur analyserar termofysiken termodynamikens första och andra lag ur ett statistiskt perspektiv, i termer av antalet mikrotillstånd som motsvarar ett givet makrotillstånd. Dessutom studeras begreppet entropi via kvantteori.
Ett centralt ämne inom termisk fysik är den kanoniska sannolikhetsfördelningen. Den elektromagnetiska karaktären hos fotoner och fononer studeras, vilket visar att svängningarna av elektromagnetiska fält och kristallgitter har mycket gemensamt. Vågor utgör en grund för båda, förutsatt att man införlivar kvantteorin.
Andra ämnen som studeras inom termisk fysik är: kemisk potential, kvantkaraktären hos en ideal gas, dvs. i termer av fermioner och bosoner, Bose-Einstein-kondensation, Gibbs fria energi, Helmholtz fria energi, kemisk jämvikt, fasjämvikt, equipartitionssatsen, entropi vid absolut nollpunkt och transportprocesser som medelfri väg, viskositet och konduktion.
Termodynamiska instrument
Det finns två typer av termodynamiska instrument: mätare och behållare. En termodynamisk mätare är en anordning som mäter en parameter i ett termodynamiskt system. I vissa fall definieras den termodynamiska parametern faktiskt i termer av ett idealiserat mätinstrument. Enligt den nollvisionella lagen är t.ex. två kroppar i termodynamisk jämvikt med en tredje kropp också i termodynamisk jämvikt med varandra. Enligt denna princip, som James Maxwell noterade 1872, är det möjligt att mäta temperaturen. En idealiserad termometer är ett prov av en idealisk gas vid konstant tryck.
En termodynamisk reservoar är ett system som är så stort att det inte ändrar sina tillståndsparametrar märkbart när det kommer i kontakt med testsystemet.
Det är viktigt att dessa två typer av instrument är åtskilda. En mätare utför inte sin uppgift korrekt om den beter sig som en reservoar för den tillståndsvariabel som den försöker mäta. Om t.ex. en termometer skulle agera som en temperaturreservoar skulle den ändra temperaturen i det system som mäts och avläsningen skulle bli felaktig. Idealiska mätare har ingen effekt på tillståndsvariablerna i det system de mäter.
