פיסיקה סטטיסטית - שאלה ממבחן

[Demon of the fall]

להלן השאלה - זה סעיף משאלה גדולה יותר, אבל הוא לא קשור לשאר השאלה.



דרך הפתרון שחשבתי עליה (אבל לא הצלחתי לפתור עד הסוף) היא -




אבל דרך הפתרון בחוברת המבחנים היא -




לא ברור לי למה הם הניחו ש-dE=0 (כך משתמע כשכותבים כי dQ=-hdM, בשורה שמתחילה ב-'הראנו שבחומר פרה-מגנטי...'). כמו כן לא ברור לי למה גודל הספין שלהם רלוונטי לחישוב. אשמח להסבר...

[QuatzeQuatel]

אני חושב שהתנאי dE=0 הוא תנאי שיווי משקל.
יש מינימום של האנרגיה החופשית.

[bubbles]

אבל זו מערכת מצומדת לאמבט
תנאי מינימום אנרגיה חופשית זה dF=0

[Demon of the fall]

נכון, אבל כאן מדובר על אנרגיה פנימית ולא אנרגיה חופשית. אנרגיה חופשית F מוגדרת כך:
dF=-SdT+hdM
(במקרה הזה שבו הגודל האינטנסיבי הוא M והאקסטנסיבי הצמוד לו הוא h)


ואילו E האנרגיה הפנימית היא:

dE=SdT+hdM

[QuatzeQuatel]

אבל זו מערכת מצומדת לאמבט
תנאי מינימום אנרגיה חופשית זה dF=0

שימי לב שהביטוי dE בשאלה הוא האנרגיה החופשית (פשוט סימנו אותה כך במקום הסימון המקובל)

[Demon of the fall]

בשאלה בכלל לא מופיע הביטוי dE. זה אני הסקתי שהוא אפס.

[QuatzeQuatel]

נכון, אבל כאן מדובר על אנרגיה פנימית ולא אנרגיה חופשית. אנרגיה חופשית F מוגדרת כך:
dF=-SdT+hdM
(במקרה הזה שבו הגודל האינטנסיבי הוא M והאקסטנסיבי הצמוד לו הוא h)


ואילו E האנרגיה הפנימית היא:

dE=SdT+hdM

E אינה פונקציה של הטמפ'. צריך להיות:
dE=TdS-hdM
הסימן השלילי בגלל שאם המומנט בכיוון השדה אז האנרגיה נמוכה יותר.

[Demon of the fall]

אוקיי, נתת לי כיווני מחשבה חדשים. אני אנסה להמשיך מכאן בעצמי. תודה 

[QuatzeQuatel]

Disclaimer

אני צריך רענון רציני בסטטיסטית

[Demon of the fall]

סתם שאלה, מה אתה לומד? איזה תואר? (ראשון\שני\דוקטורט)

[QuatzeQuatel]

דוק