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Δ 、d、δ 都可以表示變化量,如何區分它們?

這些都是在物化書上看到的。


△是標準的改變數記號,使用最廣。

△x就是說新的x減去舊的x。

d是微分符號,表示了一個函數的局部線性近似。

對於自變數或恆等函數而言,d與△一樣;

對於函數而言,d與△在自變數趨於0時是等價無窮小,一般未必相等。

如圖所示,x從第一根灰線變化到第二根灰線,紅線的長度就是dx=△x,藍線的長度則是△y,綠線的長度是dy.

如果把第一根灰線的x位置記作x0,那麼dy又可以看作x0和△x的函數,並且對△x是線性的。

δ通常用於變分,這個涉及泛函。

泛函是函數的一種推廣,是以函數為自變數(不是以函數的值為自變數,而是以函數本身為自變數,比如一個函數在某個區間上的積分)的映射J=J[y]。

函數本身也可以當作特別的泛函。

泛函的變分類似於函數的微分,具體地說:

對於自變數(注意這個自變數本身就是函數)或恆等泛函而言,它的變分就是它的改變。

但是注意,這時的自變數本身就是函數,我們不是說函數的值發生改變,而是說整個函數本身發生改變,比如從sin變成tan之類。

如圖,函數發生變化,從藍線變化為綠線,差額的紅線表示變分δy,是一個函數,繪製於右圖。

對更一般的泛函,其變分就是自變數的變分的一個線性映射,在自變數的變分趨於0的情況下與泛函的變化量為等價無窮小。

若y從某個y0(注意是函數)變化了δy,那麼泛函J=J[y]的變分δJ是y0和δy的泛函,並且對於δy是線性的。

由於δ作用於泛函類似於d作用於函數,δ與d的運算規律大體上是類似的。

在熱力學中,把內能、焓、熵等看作系統狀態(壓強、體積、溫度等等足以完全描述之)的函數,微元採用微分號。

而熱與功屬於過程量,不能由系統的狀態直接確定,把考察的系統的狀態的變化過程看成時間的函數,那麼熱和功就是這樣的函數的泛函。

對這些量採用變分符號,有的書籍也採取d上一橫的寫法。


Delta就是改變數,一般不為零,所以可以寫Delta x
ightarrow0這樣的表達式。

delta 跟d的區別是d後面跟一個確定的函數,就是狀態量,delta 往往跟過程有關。

d U =delta Q-delta W U就是內能,狀態量。Q和W與兩個狀態間變化的過程有關。


這三個符號區別非常大

第一個,也就是三角符號,以下記做Delta

這個符號表示一個宏觀的變化,比如某人從x1到x2,那麼Delta x2=x1

而d是一個微分符號,dx必須與其他微分符號如同dy、dt成對出現,否則

lim dx=0,也就是在宏觀下Δ x可以不等於0,dx等於0

無妨認為

lim_{Δx—&>0} Δx=dx

更一般的是微分(導數的定義)

y=f(x);

Δx=x2-x1

Δf(x)=f(x2)-f(x1)

Lim_{Δx-&>0} frac{Δf(x)}{Δ x}=frac{dy}{dx}=f"(x)

這裡面比較難以理解的算是第三個符號δ了,這個符號一般表示變分,所謂變分是一種假想的移動量(以經典物理學的視角理解,數學系求不打臉),比如我假象一條路徑

x(t)如果x做了一個微小改變,那麼記做

δ x。

變分在經典力學視角有很多種,常見的有等時變分,非等時變分。變分同樣是微觀可見,宏觀為0的。在淺顯理解你把它當d看也無妨,但是本質不同。

變分常見於經典力學和所有和經典力學相關的(如量子力學,樓主正在看的物化,這裡不談經典力學和其他學科的關係)

δint L dt=0

就是哈密頓原理的表示,這個原理可以看作很多東西的基礎,比如光線為什麼走直線啊,地球為什麼是橢球的啊,樓主的手指頭為什麼可以打字啊。

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樓主該複習複習微積分再看物化了。

一切不講 ξ-δ語言的微積分都是耍流氓。

推薦北大張築生《數學分析新講》

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手機打公式太蛋疼了,強烈要求知乎支持手機上latex,載入個MathJax就完了。求大號給官方反饋。

以上


這只是記號含義的問題。

從數學上來說,我們可以用若干個變數描述一個熱力學平衡態,如溫度 T,壓強 p,體積 V,熱力學能 U 等,稱之為狀態變數。這些狀態變數之間不是獨立的,選取其中若干個變數即可完整的描述整個熱力學平衡態。對於簡單的熱力學系統,選取其中 2 個狀態變數作為自由變數即可完整描述整個平衡態,其餘狀態變數可寫成這 2 個自由變數的函數,稱之為狀態函數。需要注意的是,自由變數和狀態函數之間的關係是相對的,可以選取不同的自由變數,其他變數則可以看成這些自由變數的狀態函數。

Delta 是差分記號,表示某個狀態變數在某一過程結束和開始時的差值,即 Delta x =x_{final} - x_{init} 。例如,某一過程將氣體的體積從 5L 壓縮到 3L,用 Delta 記號寫作 Delta V = V_{final} - V_{init} = -2	ext{L}

	ext{d} 是微分記號,表示某個狀態變數的(全)微分,其含義與數學中的微分含義一致。如用 p, V 作為自由變數,一定量理想氣體溫度的微分就是 	ext{d}T = 	ext{d}frac{pV}{nR} = frac{p	ext{d}V + V	ext{d}p}{nR}

delta 與微分形式有關。所謂(一階)微分形式,可以簡單理解為若干個函數與自變數微分乘積之和的形式,對於採用 p, V 作為自由變數的熱力學系統,微分形式就是 omega = f(p, V)	ext{d}p + g(p,V)	ext{d}V

對於一個微分形式,它有可能是一個全微分,此時它的第二型曲線積分與路徑無關,在選取適當的初始點後,積分就是一個狀態函數。如果把這個狀態函數記為 X ,那麼就可以用該狀態函數的全微分來表示,即

omega = 	ext{d}X = left(frac{partial X}{partial V}
ight)_p 	ext{d}V+ left(frac{partial X}{partial p}
ight)_V	ext{d}p

當然,這個微分形式也有可能不是全微分,例如,對於無限小的體積功,可寫成如下的微分形式:

omega = p	ext{d}V

容易判斷這不是一個全微分,其第二型曲線積分,即整個過程的功,與路徑有關。為了強調這一無限小量不是全微分,就寫作 delta W,即 delta W = omega = p	ext{d}V ,而不用微分符號,以示區別。同理,無限小的熱也不是全微分,因而寫作 delta Q


一個是大寫希臘字母delta,二個是對應的拉丁字母d,三個是小寫的希臘字母delta。對於中國人來說,可以用」得,地,的」來表示


借道問下,在表示同位素分餾是,Δ和δ有什麼區別,謝謝!


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