統計熱力學[物理學分支學科]

統計熱力學是巨觀熱力學與量子化學相關聯的橋樑。通過系統粒子的微觀性質（分子質量、分子幾何構型、分子內及分子間作用力等），利用分子的配分函式計算系統的巨觀性質。由於熱力學是對大量粒子組成的巨觀系統而言，這決定統計熱力學也是研究大量粒子組成的巨觀系統，對這種大樣本系統，最合適的研究方法就是統計平均方法。

介紹

用統計力學的方法處理熱力學的問題，是統計熱力學的研究範疇。統計物理學認為，物質是由大量粒子組成的，系統的巨觀性質決定於它的微觀組成、結構及微觀粒子的運動狀態。微觀粒子的運動千差萬別，個別粒子的運動有其偶然性，但大量粒子表現出來的總體規律有一定穩定性，服從統計規律。統計力學的方法就是求大量粒子平均性質的方法。統計熱力學的任務是按照微觀粒子運動的力學規律，採用統計的方法來研究巨觀系統的熱力學性質和規律。因此，統計熱力學能更深刻地反映巨觀世界的規律。

研究對象

在統計力學中按照被研究對象的性質，把系統分為獨立子和相依子，定域子和離域子。

獨立子系統是粒子之間無相互作用能的系統，系統的總能量為各粒子能量的加和，即U=Σn;粒子之間有相互作用能的系統稱為相依子系統，其總能量U=∑niεi+V。V為粒子之間相互作用勢能的總和，是所有粒子坐標的函式。理想氣體屬獨立子系統;真實氣體、液體、溶液等都屬相依子系統;晶體中因粒子位置固定，只考慮振動的影響，可視為近獨立子系統。

定域子亦稱為定位系統，離域子也稱為非定位系統。前者的粒子可以彼此分辨，而後者的粒子彼此不能分辨。例如，氣體分子處於混亂運動之中，彼此無法區別，因此是離域子;而晶體中粒子本身雖都相同，但由於粒子是在固定的晶格位置上作振動運動，每個位置可以想像給予編號而加以區別，所以晶體是定域子。

相關概念

①粒子(子)：組成系統的分子，原子，離子等的統稱。

②獨立子系統：粒子間相互作用可忽略的系統。如理想氣體，完美晶體。

③相依子系統：粒子間相互作用不能忽略的系統。如真實氣體，液體。

④定域子系統(可辨粒子系統)：粒子有固定的平衡位置，運動是定域的；如固體。

⑤離域子系統(全同粒子系統)：粒子處於混亂的運動中，無法分別，粒子彼此是等同的。如：氣體，液體。