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物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|EGM-321 Energy at the Molecular Scale

如果你也在 怎样代写热力学Thermodynamics EGM-321这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。热力学Thermodynamics是物理学的一个分支,涉及热、功和温度,以及它们与能量、熵以及物质和辐射的物理特性的关系。这些数量的行为受热力学四大定律的制约,这些定律使用可测量的宏观物理量来传达定量描述,但可以用统计力学的微观成分来解释。热力学适用于科学和工程中的各种主题,特别是物理化学、生物化学、化学工程和机械工程,但也适用于其他复杂领域,如气象学。

热力学Thermodynamics从历史上看,热力学的发展源于提高早期蒸汽机效率的愿望,特别是通过法国物理学家萨迪-卡诺(1824年)的工作,他认为发动机的效率是可以帮助法国赢得拿破仑战争的关键。苏格兰-爱尔兰物理学家开尔文勋爵在1854年首次提出了热力学的简明定义,其中指出:”热力学是关于热与作用在身体相邻部分之间的力的关系,以及热与电的关系的课题。” 鲁道夫-克劳修斯重述了被称为卡诺循环的卡诺原理,为热学理论提供了更真实、更健全的基础。他最重要的论文《论热的运动力》发表于1850年,首次提出了热力学的第二定律。1865年,他提出了熵的概念。1870年,他提出了适用于热的维拉尔定理。

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物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Energy at the Molecular Scale

From the laws of physics, we learn that there are two kinds of energy: potential energy and kinetic energy. At the molecular scale, it is convenient to imagine a third kind of energy possessed by individual molecules, which we call the internal state energy. Each type of energy is associated with a different type of molecular coordinate.

When the subscript $i$ is applied to the quantities in the box above, this refers to the specific molecule $i$. Thus, $E_{K, i}$ is the kinetic energy associated with the translational (center-of-mass) motion of molecule $i$. “Potential energy” refers to the intermolecular interactions among molecules. Strictly speaking, $E_P$ depends on the relative (to other molecules) molecular positions, rather than on the absolute (center-of-mass) molecular positions, $\left(x_i, y_i, z_i\right)$. However, this distinction does not matter for our purposes. Finally, $E_I$ represents the energy associated with intramolecular interactions. For most thermodynamics applications, $E_{I, i}$ can be regarded as the chemical energy stored in molecule $i$ – if indeed, it need even be regarded at all.

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考|Internal Energy

Because $E$ can change over time even when the thermodynamic state does not, this means that $E$ itself cannot be a thermodynamic quantity, according to Definition $4.1$ (p. 26). So how can we define a meaningful thermodynamic energy quantity? This is where the idea of statistical averaging comes in-specifically, time averaging (Section 2.3).

A plot of the molecular state energy, $E$, as a function of time, $t$, for a macroscopic system in thermodynamic equilibrium, would look something like Figure 5.1. Note that $E(t)$ oscillates very quickly, but never gets far from the time-averaged value. These oscillations are called fluctuations. According to statistical mechanics, fluctuations quickly cancel out when averaged over macroscopic time scales, and can therefore be ignored-provided that the system is both large $(N \rightarrow \infty)$, and in equilibrium.
In practice, the time-averaged quantity,
$$
\langle E(t)\rangle=\frac{1}{t_{\text {final }}} \int_0^{t_{\text {final }}} E(t) d t,
$$
is much more useful than $E$ itself. Moreover, for a system in equilibrium, $\langle E(t)\rangle$ is constant over time, and may therefore be regarded as a true thermodynamic quantity. We take this quantity to be the internal energy (after subtracting the internal state energy).

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热力学代写

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从物理定律中,我们了解到能量有两种: 势能和动能。在分子尺度上,很容易想象单个分子所具有的第三种能量,我们称之为内态 能量。每种类型的能量都与不同类型的分子坐标相关。
当下标 $i$ 应用于上面框中的数量,这是指特定的分子 $i$. 因此, $E_{K, i}$, 是与分子的平移 (质心) 运动相关的动能 $i$. “势能”是指分子之间 的分子间相互作用。严格来说, $E_P$ 取决于相对 (相对于其他分子) 分子位置,而不是绝对 (质心) 分子位置, $\left(x_i, y_i, z_i\right)$. 然 而,这种区别对我们的目的来说并不重要。最后, $E_I$ 表示与分子内相互作用相关的能量。对于大多数热力学应用, $E_{I, i}$ 可以看成 是分子中储存的化学能 $i–$ 如果确实如此,它甚至需要被考虑。


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因为 $E$ 即使热力学状态不会随时间变化,这意味着 $E$ 根据定义,它本身不能是热力学量 $4.1$ (第 26 页)。那 么我们如何定义一个 有意义的热力学能量呢? 这就是统计平均的楒法出现的地方,特别是时间平均(第 $2.3$ 节)。
分子态能量图, $E$ ,作为时间的函数, $t$ ,对于处于热力学平衜的宏观系统,看起来像图 5.1。注意 $E(t)$ 振菬非常快,但永远不会 远离时间平均值。这些振菬称为波动。根据统计力学,当在宏观时间尺度上进行平均时,波动很快就会抵肖,因此可以忽略不计 $–$ 只要䒩统都很大 $(N \rightarrow \infty)$ ,并且处于平徼状态。 在实践中,时间平均数量,
$$
\langle E(t)\rangle=\frac{1}{t_{\text {final }}} \int_0^{t_{\text {fimal }}} E(t) d t
$$
比有用得多 $E$ 本身。此外,对于一个处于平衡状态的系统, $\langle E(t)\rangle$ 随着时间的推移是恒定的,因此可以被视为真正的热力学量。 我们把这个量作为内部能量 (减去内部状态能量之后)。

物理代写|热力学代写Thermodynamics代考

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。

博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。

微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。

计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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