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Boltzmann-Statistik

Index Boltzmann-Statistik

Verhältnis der Wahrscheinlichkeiten für zwei nichtentartete Zustände in Abhängigkeit von der Temperatur gemäß der Boltzmann-Statistik, für verschiedene Energiedifferenzen Die Boltzmann-Statistik der Thermodynamik (auch Boltzmann-Verteilung oder Gibbs-Boltzmann-Verteilung, nach Josiah Willard Gibbs und Ludwig Boltzmann) gibt die Wahrscheinlichkeit an, ein gegebenes physikalisches System in einem bestimmten Zustand anzutreffen, wenn es mit einem Wärmebad im thermischen Gleichgewicht steht.

38 Beziehungen: Absolute Temperatur, Aktivierungsenergie, Arrhenius-Gleichung, Barometrische Höhenformel, Boltzmann-Konstante, Boltzmann-Maschine, Bose-Einstein-Statistik, Diskrete Wahrscheinlichkeitsverteilung, Entartung (Quantenmechanik), Fermi-Dirac-Statistik, Folge (Mathematik), Geschwindigkeitskonstante, Josiah Willard Gibbs, Kanonisches Ensemble, Künstliches neuronales Netz, Lagrange-Multiplikator, Landau-Symbole, Ludwig Boltzmann, MCMC-Verfahren, Metropolis-Algorithmus, Mikrozustand, Physikalisches System, Potentielle Energie, Quantenstatistik, Sättigungsdampfdruck, Statistische Physik, Stirlingformel, Thermodynamik, Thermodynamisches Gleichgewicht, Unendliche Menge, Univariate Wahrscheinlichkeitsverteilung, Ununterscheidbare Teilchen, Verdampfungsenthalpie, Wahrscheinlichkeit, Wärmebad, Zustand (Thermodynamik), Zustandsdichte, Zustandssumme.

Absolute Temperatur

Absolute Temperatur, auch thermodynamische Temperatur, ist eine Temperaturskala, die sich auf den physikalisch begründeten absoluten Nullpunkt bezieht.

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Aktivierungsenergie

Die Aktivierungsenergie, geprägt 1889 von Svante Arrhenius, ist eine energetische Barriere, die bei einer chemischen Reaktion von den Reaktionspartnern überwunden werden muss.

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Arrhenius-Gleichung

Die Arrhenius-Gleichung, benannt nach Svante Arrhenius, beschreibt näherungsweise eine quantitative Temperaturabhängigkeit bei physikalischen und vor allem chemischen Prozessen, bei denen auf molekularer Ebene eine Aktivierungsenergie überwunden werden muss.

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Barometrische Höhenformel

Druck und Dichte in Abhängigkeit von der Höhe. Logarithmische Darstellung für große Höhen Darstellung mit linear geteilten Achsen für geringe Höhen Die barometrische Höhenformel beschreibt die vertikale Verteilung der (Gas-)Teilchen in der Atmosphäre der Erde, also die Abhängigkeit des Luftdruckes von der Höhe.

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Boltzmann-Konstante

Die Boltzmann-Konstante (Formelzeichen k oder k_\mathrm) ist ein Umrechnungsfaktor von absoluter Temperatur in Energie.

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Boltzmann-Maschine

Eine graphische Repräsentation einer Boltzmann Maschine mit 3 Hidden Units und 4 Visible Units Eine Boltzmann-Maschine ist in der Art ein rekurrentes neuronales Netz, das nach dem österreichischen Wissenschaftler Ludwig Boltzmann benannt wurde.

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Bose-Einstein-Statistik

Besetzungszahl \langle n \rangle als Funktion der Energie E - \mu für Bosonen ('''Bose-Einstein-Statistik, obere Kurve''') bzw. Fermionen (Fermi-Dirac-Statistik, untere Kurve), jeweils im Spezialfall der Wechselwirkungsfreiheit und bei konstanter Temperatur T > 0. Das chemische Potential \mu ist ein Parameter, der von Temperatur und Dichte abhängt; im Bose-Fall ist es immer kleiner als die Energie und würde im Grenzfall der Bose-Einstein-Kondensation verschwinden; im Fermi-Fall dagegen ist es positiv, bei T.

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Diskrete Wahrscheinlichkeitsverteilung

Eine diskrete (Wahrscheinlichkeits-)Verteilung bzw.

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Entartung (Quantenmechanik)

Von Entartung spricht man in der Quantenmechanik, wenn zum selben Messwert (Eigenwert) einer Observablen mehrere, voneinander linear unabhängige Eigenzustände existieren.

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Fermi-Dirac-Statistik

Die Fermi-Dirac-Statistik (nach dem italienischen Physiker Enrico FermiEnrico Fermi: Zur Quantelung des einatomigen idealen Gases. In: Zeitschrift für Physik. Band 36, 1926, S. 902–912, doi:10.1007/BF01400221. (1901–1954) und dem britischen Physiker Paul Dirac (1902–1984)) ist ein Begriff der physikalischen Quantenstatistik.

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Folge (Mathematik)

Als Folge oder Sequenz wird in der Mathematik eine Auflistung (Familie) von endlich oder unendlich vielen fortlaufend nummerierten Objekten (beispielsweise Zahlen) bezeichnet.

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Geschwindigkeitskonstante

Die Geschwindigkeitskonstante k wird in der Reaktionskinetik verwendet, um die Proportionalität der Reaktionsgeschwindigkeit r zu den Konzentrationen der Edukte darzustellen.

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Josiah Willard Gibbs

Josiah Willard Gibbs Josiah Willard Gibbs (* 11. Februar 1839 in New Haven, Connecticut; † 28. April 1903 ebenda) war ein amerikanischer Wissenschaftler, der bedeutende theoretische Beiträge zur Physik, Chemie und Mathematik leistete.

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Kanonisches Ensemble

Das kanonische Ensemble (auch kanonische Gesamtheit oder NVT-Ensemble) ist in der statistischen Physik definiert als die Menge aller gleichartigen Systeme mit gleicher Teilchenzahl N in einem gleich großen Volumen V, die mit einem Reservoir Energie austauschen können und mit diesem zusammen ein Gesamtsystem im Zustand des thermischen Gleichgewichts mit einer Temperatur T bilden.

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Künstliches neuronales Netz

Künstliche neuronale Netze, auch künstliche neuronale Netzwerke, kurz: KNN (englisch artificial neural network, ANN), sind Netze aus künstlichen Neuronen.

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Lagrange-Multiplikator

kollinear. Dasselbe Problem wie oben, wobei die Funktionswerte von f auf der Höhenachse abgetragen sind, rot sind die Funktionswerte von f an Punkten (x,y) für die gilt g(x,y).

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Landau-Symbole

Landau-Symbole (auch O-Notation) werden in der Mathematik und in der Informatik verwendet, um das asymptotische Verhalten von Funktionen und Folgen zu beschreiben.

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Ludwig Boltzmann

Unterschrift von Ludwig Boltzmann Ludwig Eduard Boltzmann (* 20. Februar 1844 in Wien; † 5. September 1906 in Duino, Österreich-Ungarn) war ein österreichischer Physiker und Philosoph.

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MCMC-Verfahren

Markow-Chain-Monte-Carlo-Verfahren (kurz MCMC-Verfahren; seltener auch Markow-Ketten-Monte-Carlo-Verfahren) sind eine Klasse von Algorithmen, die zufällige Stichproben aus Wahrscheinlichkeitsverteilungen ('''Monte-Carlo-Algorithmus''') ziehen.

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Metropolis-Algorithmus

Der Metropolis-Algorithmus ist ein Markov-Chain-Monte-Carlo-Verfahren (MCMC) zur Erzeugung von Zuständen eines Systems entsprechend der Boltzmann-Verteilung.

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Mikrozustand

Ein Mikrozustand ist in der statistischen Physik die vollständige mikroskopische Beschreibung eines thermodynamischen Systems.

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Physikalisches System

Ein physikalisches System, materielles System oder konkretes System ist ein in der Raumzeit existierendes physikalisches Objekt (oder eine Ansammlung solcher Objekte), das sich als Ganzes in wohldefinierter Weise von seiner Umgebung abgrenzen lässt.

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Potentielle Energie

Wasserkraftwerke nutzen die potentielle Energie eines Stausees. Je größer die gespeicherte Wassermenge und je größer der Höhenunterschied der Staustufe, desto mehr elektrische Energie kann das Kraftwerk liefern. Die potenzielle Energie (auch potentielle Energie oder Lageenergie genannt) beschreibt die Energie eines Körpers in einem physikalischen System, die durch seine Lage in einem Kraftfeld oder durch seine aktuelle (mechanische) Konfigurationz. B.

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Quantenstatistik

Die Quantenstatistik wendet zur Untersuchung makroskopischer Systeme die Methoden und Begriffe der klassischen statistischen Physik an und berücksichtigt zusätzlich die quantenmechanischen Besonderheiten im Verhalten der Teilchen.

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Sättigungsdampfdruck

Der Sättigungsdampfdruck (auch Gleichgewichtsdampfdruck) eines Stoffes ist der Druck, bei dem der gasförmige Aggregatzustand sich mit dem flüssigen oder festen Aggregatzustand im Gleichgewicht befindet.

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Statistische Physik

Die statistische Physik ist ein Zweig der Physik, der Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie für die Beschreibung physikalischer Systeme verwendet.

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Stirlingformel

Die Fakultät und die Stirlingformel Die Stirling-Formel ist eine mathematische Formel, mit der man für große Fakultäten Näherungswerte berechnen kann.

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Thermodynamik

Typischer thermodynamischer Vorgang am Beispiel der prinzipiellen Wirkungsweise eines durch Dampf betriebenen Motors (rot.

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Thermodynamisches Gleichgewicht

Ein System ist im thermodynamischen Gleichgewicht, wenn es in einem stationären Zustand ist, in dem alle makroskopischen Flüsse von Materie und Energie innerhalb des Systems verschwinden.

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Unendliche Menge

Unendliche Menge ist ein Begriff aus der Mengenlehre, einem Teilgebiet der Mathematik.

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Univariate Wahrscheinlichkeitsverteilung

Die univariaten (Wahrscheinlichkeits)Verteilungen sind in der Stochastik die größte und am häufigsten anzutreffende Klasse von Wahrscheinlichkeitsverteilungen.

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Ununterscheidbare Teilchen

Ununterscheidbare (oder identische) Teilchen in der Physik sind dadurch gekennzeichnet, dass sie sich in keiner Weise anhand bestimmter Eigenschaften voneinander unterscheiden lassen, die von ihrem jeweiligen Zustand unbeeinflusst sind.

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Verdampfungsenthalpie

Sprühnebel-Gebläse werden zur Kühlung der Luft in öffentlichen Räumen genutzt. Die zum Verdunsten der Wassertropfen benötigte Verdampfungsenthalpie wird der Umgebungsluft entzogen, die sich dadurch abkühlt. Die Verdampfungsenthalpie ΔHv, nicht-fachsprachlich auch Verdampfungswärme, im Zusammenhang mit Verdunstung umgangssprachlich Verdunstungskälte genannt, ist diejenige Energie, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit zu verdampfen, also vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand zu überführen.

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Wahrscheinlichkeit

Die Wahrscheinlichkeit ist ein allgemeines Maß der Erwartung für ein unsicheres Ereignis.

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Wärmebad

Ein Wärmebad ist die idealisierte Vorstellung einer Systemumgebung, die eine konstante Temperatur bereitstellt.

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Zustand (Thermodynamik)

Der Zustand eines Systems in der Thermodynamik wird durch die Angabe aller für die Abgrenzung zu anderen Zuständen notwendigen Zustandsgrößen charakterisiert.

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Zustandsdichte

Die Zustandsdichte D(E) bzw.

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Zustandssumme

Die Zustandssumme Z ist ein wesentliches Werkzeug der statistischen Physik.

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Leitet hier um:

Boltzmann Statistik, Boltzmann-Faktor, Boltzmann-Verteilung, Boltzmannfaktor, Boltzmannverteilung, Gibbs-Boltzmann-Verteilung.

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