Partikkelnummer

Partikkelnummeret (eller antall partikler) til et termodynamisk system, konvensjonelt angitt med bokstaven N, er antall bestanddeler i dette systemet. Partikkelnummeret er en grunnleggende parameter i termodynamikken som er konjugert med det kjemiske potensialet. I motsetning til de fleste fysiske størrelser er partikkelnummer en dimensjonsløs størrelse. Det er en omfattende parameter, ettersom den er direkte proporsjonal med størrelsen på det aktuelle systemet, og dermed kun meningsfull for lukkede systemer.

En materiell partikkel er en som ikke kan brytes i mindre biter på energiskalaen $k\cdot T$ involvert i prosessen (hvor k er Boltzmann-konstanten og T er temperaturen). For eksempel, for et termodynamisk system som består av et stempel som inneholder vanndamp, er partikkelnummeret antall vannmolekyler i systemet. Betydningen av materiell partikkel, og derved av partikkelnummeret, er således temperaturavhengig.

Bestemme partikkelnummeret

Konseptet med partikkelnummer har en hovedrolle i teoretiske betraktninger. I situasjoner der det faktiske partikkelnummeret til et gitt termodynamisk system må bestemmes, hovedsakelig i kjemi, er det ikke praktisk mulig å måle det direkte ved å telle partiklene. Hvis materialet er homogent og har en kjent mengde stoff n uttrykt i mol, kan partikkelnummeret N bli funnet av forholdet:

$N=n\cdot N_{A}$

Hvor N_A er Avogadros konstant.

I kvantemekanikk

I kvantemekaniske prosesser er det mulig at det totale antall partikler ikke bevares. Konseptet blir derfor generalisert til partikkelnummeroperatøren, det vil si det observerbare som teller antall bestanddeler. I kvantefeltteori er partikkelnummeroperatøren konjugert til fasen av den klassiske bølgen.