Klíčový rozdíl mezi kanonickým a velkým kanonickým souborem je v tom, že kanonický soubor popisuje systém v tepelné rovnováze se zásobníkem tepla při dané teplotě, zatímco velký kanonický soubor popisuje systém v kontaktu s tepelným zásobníkem i částicí nádrž.
Kanonický soubor lze popsat jako statistický soubor představující možné stavy mechanického systému v tepelné rovnováze s tepelnou lázní o pevné teplotě. Velký kanonický soubor lze popsat jako možný stav mechanického systému částic, které jsou v termodynamické rovnováze s rezervoárem.
Co je Canonical Ensemble?
Kanonický soubor je statistický soubor představující možné stavy mechanického systému v tepelné rovnováze s tepelnou lázní o pevné teplotě. Systém je schopen vyměňovat energii s tepelnou lázní, díky čemuž se stavy systému mohou lišit v celkové energii.
Při uvažování hlavní termodynamické proměnné kanonického souboru je to absolutní teplota vyjádřená „T“, která může určovat rozdělení pravděpodobnosti stavů. Tento parametr také závisí na mechanických proměnných, včetně počtu částic v systému, který je reprezentován „N“a objemu systému daného „V“. Tyto parametry mohou ovlivňovat charakter systému pomocí vnitřních stavů. Soubor s těmito třemi parametry můžeme nazvat jako soubor NVT.
Navíc existuje další parametr známý jako volná energie, reprezentovaný „F“, což je konstanta pro soubor. Avšak F a další pravděpodobnosti se mohou lišit podle výběru různých hodnot N, V a T. F má dvě důležité role a poskytuje normalizační faktor pro rozdělení pravděpodobnosti a mnoho důležitých průměrů souboru lze přímo vypočítat z funkce.
Co je Grand Canonical Ensemble?
Velký kanonický soubor je možný stav mechanického systému částic, které jsou v termodynamické rovnováze s rezervoárem. V tomto stavu lze systém popsat jako otevřený stav v tom smyslu, že systém může vyměňovat energii a částice se zásobníkem, což vede k různým možným stavům systému, které se mohou lišit jak celkovou energií, tak celkovým počtem částice. Navíc objem, tvar a další vnější souřadnice jsou udržovány konstantní ve všech možných stavech systému.
Kromě toho můžeme dát termodynamické proměnné týkající se velkých kanonických souborů jako chemický potenciál daný µ a absolutní teplotou. Kromě toho je tento soubor závislý na mechanických proměnných, jako je objem, které mohou ovlivnit povahu vnitřního stavu systému. Velký kanonický soubor můžeme nazvat jako soubor µVT.
Jaký je rozdíl mezi Canonical a Grand Canonical Ensemble?
Klíčový rozdíl mezi kanonickým a velkým kanonickým souborem je ten, že kanonický soubor popisuje systém v tepelné rovnováze se zásobníkem tepla při dané teplotě, zatímco velký kanonický soubor popisuje systém, který je v kontaktu se zásobníkem tepla i zásobník částic.
Níže uvedená infografika představuje rozdíly mezi kanonickým a velkým kanonickým souborem v tabulkové formě pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – Canonical vs. Grand Canonical Ensemble
Kanonické a velké kanonické soubory jsou důležité pojmy v termodynamice. Klíčový rozdíl mezi kanonickým a velkým kanonickým souborem je v tom, že kanonický soubor popisuje systém v tepelné rovnováze se zásobníkem tepla při dané teplotě, zatímco velký kanonický soubor popisuje systém, který je v kontaktu s tepelným zásobníkem i zásobníkem částic.
