Función de partición en termodinámica clásica

¿De dónde viene el factor de V / ( 2 π ) oscuro provienen de la función de partición clásica, por ejemplo

Z 1 = V ( 2 π ) 3 d 3 pag mi β pag 2 / ( 2 metro )

Conozco los argumentos de renuncia manual de que una 'celda unitaria' en el espacio de fase clásico debería estar a) en el orden Δ X Δ pag / 2 (Heisenberg) o b) el incremento más pequeño de una onda plana con condiciones de contorno periódicas ( ψ ( 0 ) = ψ ( L ) = 0 , Enfoque mi i k X . Por eso 2 π norte = k L ( norte Z ) y Δ k = 2 π / L o Δ pag = 2 π / L ).

Pero ¿por qué, realmente?

Respuestas (1)

el factor de V proviene de la integración sobre d X (ya que asumimos que el hamiltoniano es independiente de la posición). Por otra parte los factores de 2 π y son esencialmente irrelevantes: solo le importan las derivadas del logaritmo de la función de partición y, por lo tanto, cualquier factor global siempre desaparece: puede multiplicar la función de partición con cualquier factor (distinto de cero, independiente de la temperatura) y la física permanece igual .

al final estas calculando Z en la mecánica clásica, por lo que las predicciones medibles no deberían depender de . En los días de Boltzmann, Gibbs, etc., usaban una constante arbitraria con unidades de acción para hacer Z adimensional El valor de tal constante es irrelevante (las predicciones no dependían de él en ese entonces; todavía no lo hacen hoy). Ahora identificamos su constante arbitraria con la constante de Planck porque tiene las dimensiones correctas, y este es el factor que obtiene al contar microestados en QM (nuevamente, puede usar cualquier múltiplo de , porque los coeficientes globales siempre se cancelan al tomar derivadas).

Esta respuesta proporciona mucha más información y tiene más sentido que lo que dijo mi profesor en nuestra clase de física estadística :)