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粒子數熱力學系統中的一個參數,常規用字母N表示,是該系統中的組成粒子數量[1]。粒子數是熱力學中的一個基本參數,是與化學勢共軛的參數。不同於大多數的物理量,粒子數是一個無因次量。它是一個廣泛參數,其重要性是與系統的大小成正比,因此只有使用於封閉系統內才有意義。

一個組成粒子是一種在過程複雜的能量的尺度k·T上不能破碎的小塊,此處的K是波茲曼常數,T是溫度。例如,對於一個包含水蒸氣與活塞的熱力學系統,組成粒子是在系統內水分子的數量。有意義的組成粒子,因而粒子數是與溫度相關聯的。

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粒子數的推定编辑

粒子數的觀念是在理論上考慮的一個主要角色。實務上,主要在化學,給定的熱力學系統內的粒子數需要確定,但實際並非能夠直接用粒子數來度量。如果材料是均勻的,並且具有已知用摩爾為單位物質的量 n,粒子數N的關係可以被發現為:

N = nNA,

此處NA亞佛加德羅常數[1]

粒子數密度编辑

相關的內含系統參數給出的是粒子數密度,得到的是系統的粒子數除以體積。這個參數通常以小寫的字母n表示。

在量子力學编辑

量子力學過程中,粒子的總數可能不會保留。觀念因此推廣到粒子數運算子,那就是觀察粒子成分進行計數[2]。在量子場論,粒子數運算元(見佛克態)與傳統的波(見相干態)是相位共軛。

在空氣品質编辑

空氣汙染的測量上使用的一項措施是懸浮粒子的大氣濃度。這項措施有時也稱為粒子數,但是它的表示通常是μg/m3 (微克每立方米)。

參考資料编辑

  1. ^ 1.0 1.1 Benenson, Walter; Harris, John; Stöcker, Horst. Handbook of Physics. Springer. 2002. ISBN 0-387-95269-1. 
  2. ^ Schumacher, Benjamin; Westmoreland, Michael. Quantum Processes, Systems, and Information. Cambridge University Press. 2010.