Ključna razlika između kanonskog i velikog kanonskog ansambla je u tome što kanonski ansambl opisuje sustav u toplinskoj ravnoteži sa spremnikom topline na danoj temperaturi, dok veliki kanonski ansambl opisuje sustav u kontaktu i sa spremnikom topline i česticom rezervoar.
Kanonski ansambl može se opisati kao statistički ansambl koji predstavlja moguća stanja mehaničkog sustava u toplinskoj ravnoteži s toplinskom kupkom na fiksnoj temperaturi. Veliki kanonski ansambl može se opisati kao moguće stanje mehaničkog sustava čestica koje su u termodinamičkoj ravnoteži sa spremnikom.
Što je Canonical Ensemble?
Kanonski ansambl je statistički ansambl koji predstavlja moguća stanja mehaničkog sustava u toplinskoj ravnoteži s toplinskom kupkom na fiksnoj temperaturi. Sustav može izmjenjivati energiju s toplinskom kupkom, što može uzrokovati razliku u ukupnoj energiji stanja sustava.
Kada se razmatra glavna termodinamička varijabla kanonskog ansambla, to je apsolutna temperatura izražena s “T,” koja može odrediti distribuciju vjerojatnosti stanja. Ovaj parametar također ovisi o mehaničkim varijablama, uključujući broj čestica u sustavu koji je predstavljen s "N" i volumen sustava dat s "V". Ovi parametri mogu utjecati na prirodu sustava pomoću unutarnjih stanja. Ansambl s ova tri parametra možemo nazvati NVT ansambl.
Štoviše, postoji još jedan parametar poznat kao slobodna energija, predstavljena s "F", koja je konstanta za ansambl. Međutim, F i druge vjerojatnosti mogu varirati ovisno o odabiru različitih vrijednosti N, V i T. Postoje dvije važne uloge F, i daje faktor normalizacije za distribuciju vjerojatnosti, a mnogi važni prosjeci ansambla mogu se izravno izračunati iz funkcije.
Što je Grand Canonical Ensemble?
Veliki kanonski ansambl je moguće stanje mehaničkog sustava čestica koje su u termodinamičkoj ravnoteži sa spremnikom. U tom stanju sustav se može opisati kao otvoreno stanje u smislu da sustav može izmjenjivati energiju i čestice sa spremnikom, što dovodi do različitih mogućih stanja sustava koja se mogu razlikovati i po ukupnoj energiji i po ukupnom broju čestice. Štoviše, volumen, oblik i druge vanjske koordinate održavaju se konstantnima u svim mogućim stanjima sustava.
Nadalje, možemo dati termodinamičke varijable koje se odnose na velike kanonske ansamble kao kemijski potencijal zadan µ i apsolutnom temperaturom. Osim toga, ovaj skup ovisi o mehaničkim varijablama kao što je volumen koji može utjecati na prirodu unutarnjeg stanja sustava. Veliki kanonski ansambl možemo nazvati µVT ansamblom.
Koja je razlika između Canonical i Grand Canonical Ensemble?
Ključna razlika između kanonskog i velikog kanonskog ansambla je u tome što kanonski ansambl opisuje sustav u toplinskoj ravnoteži sa spremnikom topline na danoj temperaturi, dok veliki kanonski ansambl opisuje sustav u kontaktu i sa spremnikom topline i rezervoar čestica.
Infografika u nastavku predstavlja razlike između kanonskog i velikog kanonskog ansambla u tabličnom obliku za usporedbu.
Sažetak – Canonical protiv Grand Canonical Ensemble
Kanonski i veliki kanonski ansambli važni su pojmovi u termodinamici. Ključna razlika između kanonskog i velikog kanonskog ansambla je u tome što kanonski ansambl opisuje sustav u toplinskoj ravnoteži sa spremnikom topline na danoj temperaturi, dok veliki kanonski ansambl opisuje sustav u kontaktu i sa spremnikom topline i sa spremnikom čestica.
