熱力学的極限
熱力学的極限(ねつりきがくてききょくげん)は、統計力学において、粒子数 N と体積 V の比を一定に保ったまま、粒子数 N の極限を取ることである。熱力学的極限は、粒子密度を固定したまま系の体積の極限を取ることに相当し、以下の式で表わされる。
N → ∞ , V → ∞ , N V = constant {\displaystyle N\to \infty ,\,V\to \infty ,\,{\frac {N}{V}}={\text{constant}}}
熱力学的極限において、巨視的現象を扱う熱力学が適用可能になる。すなわち、系が大きければ熱ゆらぎは無視でき、圧力やエネルギーといった全ての状態量は温度や密度などの状態変数の関数になる。例えば、十分大きな体積をもつ気体において、内部エネルギーのゆらぎは無視できるし、内部エネルギーの平均値は圧力と温度から求めることができる。
もっとも、熱力学的極限において全ての熱的なゆらぎが無くなるわけではない。系のマクロな変数のみ、無視できるようになるのである。以下に示すような物理量のゆらぎは、熱力学的極限においても観測可能である。
気体分子が光を散乱する際の、ミクロな空間的ゆらぎ(レイリー散乱)
十分観測可能なサイズの粒子の運動(ブラウン運動)
電磁場のゆらぎ(黒体輻射やジョンソン-ナイキスト雑音)
数学的には漸近解析を用いて解析される。