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2024-05-25T14:32:47Z

Einleitung: keine Aufzählung von Alternativen

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Ein '''Makrozustand''' beschreibt in der [[Thermodynamik]] und [[statistische Physik|statistischen Physik]] ein System mit vielen [[Freiheitsgrad]]en (also z. B. ein Gas, das aus 1 [[mol]] ~ <math>10^{23}</math> Einzelteilchen besteht), welches durch einige wenige [[Zustandsvariable]]n wie [[Energie]], [[Temperatur]], [[Volumen]], [[Druck (Physik)|Druck]], chemische Zusammensetzung, gegebenenfalls auch [[Magnetisierung]] beschrieben ist.

In der Mechanik lässt sich ein System aus <math>N</math> Teilchen vollständig beschreiben, indem man jedem Teilchen einen [[Ortsvektor|Orts]]- und [[Geschwindigkeit]]s<nowiki/>vektor zuordnet. Man spricht hier von einem [[Mikrozustand]]. Die Menge aller Mikrozustände wird als [[Phasenraum]] bezeichnet.

Für viele Teilchen ([[Teilchenzahl]] <math>N \sim 10^{23}</math>) ist es jedoch praktisch unmöglich, einen mikroskopischen Anfangszustand zu bestimmen oder die [[Bewegungsgleichung]] für das System zu lösen. In [[Chaosforschung #Grundlagen|chaotischen Systemen]] ist die Bestimmung der Bahn des Systems auch prinzipiell unmöglich, da kleinste Änderungen der [[Anfangsbedingung]]en zu beliebig großen Abweichungen führen.

Die mikroskopische Lösung der Bewegungsgleichung ist in vielen Fällen aber auch gar nicht notwendig, wenn die makroskopischen Eigenschaften nur von wenigen Parametern abhängen.

Zu einem bestimmten Makrozustand sind sehr viele Mikrozustände möglich. Diese bilden eine kontinuierlich verteilte Gesamtheit im Phasenraum. Der Makrozustand wird also durch ein statistisches Konzept bestimmt ([[Wahrscheinlichkeitsverteilung]] der Mikrozustände). Die [[Erwartungswert|Schwankung]]en der makroskopischen Größen werden bei hohen Teilchenzahlen vernachlässigbar gering.

Mit makroskopischen Größen kann man daher makroskopische, [[deterministisch]]e Gesetze aufstellen. Kennt man z. B. für ein Gas die makroskopischen Zustandsgrößen Volumen, Temperatur und Teilchenzahl, so lässt sich der Druck eindeutig berechnen ([[Thermische Zustandsgleichung idealer Gase]]).

== Siehe auch ==
* [[Ensemble (Physik)|Statistisches Ensemble]]

[[Kategorie:Statistische Physik]]
[[Kategorie:Thermodynamik]]

Makrozustand - Versionsgeschichte

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