Ključna razlika med kanoničnim in velikim kanoničnim ansamblom je v tem, da kanonični ansambel opisuje sistem v toplotnem ravnovesju z rezervoarjem toplote pri dani temperaturi, medtem ko veliki kanonični ansambel opisuje sistem v stiku tako z rezervoarjem toplote kot z delcem rezervoar.
Kanonični ansambel je mogoče opisati kot statistični ansambel, ki predstavlja možna stanja mehanskega sistema v toplotnem ravnovesju s toplotno kopeljo pri fiksni temperaturi. Veliki kanonski ansambel lahko opišemo kot možno stanje mehanskega sistema delcev, ki so v termodinamičnem ravnovesju z rezervoarjem.
Kaj je Canonical Ensemble?
Kanonični ansambel je statistični ansambel, ki predstavlja možna stanja mehanskega sistema v toplotnem ravnovesju s toplotno kopeljo pri fiksni temperaturi. Sistem lahko izmenjuje energijo s toplotno kopeljo, zaradi česar se stanja sistema lahko razlikujejo v skupni energiji.
Ko upoštevamo glavno termodinamično spremenljivko kanoničnega ansambla, je absolutna temperatura, izražena s “T,” tista, ki lahko določi verjetnostno porazdelitev stanj. Ta parameter je odvisen tudi od mehanskih spremenljivk, vključno s številom delcev v sistemu, ki je predstavljen z "N", in prostornino sistema, podano z "V." Ti parametri lahko vplivajo na naravo sistema s pomočjo notranjih stanj. Ansambel s temi tremi parametri lahko imenujemo ansambel NVT.
Poleg tega obstaja še en parameter, znan kot prosta energija, predstavljena z »F«, ki je konstanta za ansambel. Vendar se lahko F in druge verjetnosti razlikujejo glede na izbiro različnih vrednosti N, V in T. F ima dve pomembni vlogi in zagotavlja normalizacijski faktor za porazdelitev verjetnosti, veliko pomembnih povprečij ansambla pa je mogoče neposredno izračunati iz funkcije.
Kaj je Grand Canonical Ensemble?
Velika kanonična zasedba je možno stanje mehanskega sistema delcev, ki so v termodinamičnem ravnovesju z rezervoarjem. V tem stanju lahko sistem opišemo kot odprto stanje v smislu, da lahko sistem izmenjuje energijo in delce z rezervoarjem, kar vodi do različnih možnih stanj sistema, ki se lahko razlikujejo tako po skupni energiji kot po skupnem številu delci. Poleg tega se volumen, oblika in druge zunanje koordinate ohranjajo konstantne v vseh možnih stanjih sistema.
Poleg tega lahko podamo termodinamične spremenljivke v zvezi z velikimi kanoničnimi ansambli kot kemijski potencial, ki ga podajata µ in absolutna temperatura. Poleg tega je ta sklop odvisen od mehanskih spremenljivk, kot je prostornina, ki lahko vpliva na naravo notranjega stanja sistema. Veliki kanonski ansambel lahko imenujemo ansambel µVT.
Kakšna je razlika med Canonical in Grand Canonical Ensemble?
Ključna razlika med kanoničnim in velikim kanoničnim ansamblom je v tem, da kanonični ansambel opisuje sistem v toplotnem ravnovesju z rezervoarjem toplote pri dani temperaturi, medtem ko veliki kanonični ansambel opisuje sistem v stiku z rezervoarjem toplote in rezervoar za delce.
Spodnja infografika predstavlja razlike med kanoničnim in velikim kanoničnim ansamblom v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – Canonical proti Grand Canonical Ensemble
Kanonični in veliki kanonski ansambli so pomembni izrazi v termodinamiki. Ključna razlika med kanoničnim in velikim kanoničnim ansamblom je v tem, da kanonični ansambel opisuje sistem v toplotnem ravnovesju z rezervoarjem toplote pri določeni temperaturi, medtem ko veliki kanonični ansambel opisuje sistem v stiku tako z rezervoarjem toplote kot z rezervoarjem delcev.
