动量空间构形、序和热势能

摘要

Maxwell提出了著名的理想气体速度分布律和动量空间的概念。但是他提出的“Maxwell妖”命题的本质是动量空间构形问题。本文用理想气体热力学平衡态下的无壁空间模型讨论了由粒子弹性碰撞所产生的压力，将使统计力学中速度空间不受任何作用的前提假定不再成立。证明了在力学原理限制下，该模型存在动量空间构形。对固壁空间中动量的“均匀分布”构形的讨论说明了动量空间构形“序”是对粒子空间几何构形的限定。本文提出了一种局域离域子统计方法，按动量空间构形计算了Boltzmann熵。证明了在该模型中，pV和-TS是二种势能，并说明了-TS是系统内的“热势能”。