[拼音]:peifen hanshu
[外文]:partition function
同统计分布密切相关的、反映系统热力学性质的特征函数。
对正则分布,系统具有确定的粒子数N、温度T和体积V。 于是, 系统处在能级Ei上的几率是 ,其中Z就是配分函数。它等于,式中 Ωi表示能级 Ei上的简并度;,k是玻耳兹曼常数。或者,系统处在量子态 s上的几率是则配分函数是。这里对所有的量子态求和。
过渡到准经典情形,在Γ相空间(见相宇)有
,
而
,
其中是 Γ相空间的体元,p、q分别表示广义动量和广义坐标,h是普朗克常数,f是一个粒子的自由度数目。
对巨正则分布,系统具有确定的温度,体积和化学势时处在N和Es上的几率是,其中,而Ξ 称巨配分函数,它等于。
过渡到准经典情形的表式为
,
,
并且以 T、V、μ为独立变量的巨热力势Ω可由巨配分函数决定如下,它是特征函数。
由巨正则分布过渡到近独立粒子的费密系和玻色系时,其中, 式中的gi是单粒子能级εi上的简并度,正负号分别对应费密子或玻色子。设Ni是εi上的粒子占据数,则平均占据数嚺i由公式所给,可得
,
是费密或玻色分布,而在量子态p上的平均粒子数是
,
当eα>>1时,过渡到玻耳兹曼分布情形
和
,
其中配分函数,称为单粒子的配分函数。在准经典情形中,μ相空间的粒子数密度分布是,其配分函数为,其中dpdq=dp1...dpfdq1...dqf是μ相空间的体积元。
可以证明,求出配分函数后,一切热力学函数都能够完全确定。配分函数使统计物理学同热力学建立了联系。