統計熱力學
分子配分函數
/ muh-LEK-yoo-lar par-TISH-un /
假設你想了解整個合唱團，但歌手之間幾乎不相互影響，於是你只研究一位歌手的音域——她能輕鬆唱出多少個音——再放大到全團。分子配分函數對物質做的正是這件事：它是單個孤立分子的配分函數，一份「單分子」的清單，記下它有多少個能量狀態在熱力意義上夠得著。
更確切地說，分子配分函數（符號 q）是溫度為 T 時，對一個分子的所有能量狀態求波茲曼因子之和。由於分子以幾乎可分離的幾種方式儲能——在空間中平移（平動）、翻滾（轉動）、鍵的伸縮（振動）、以及電子的重新排布——q 便可分解為各自獨立的平動、轉動、振動和電子配分函數之乘積，每一項都能單獨算出。
它為什麼重要：q 正是抽象的熱力學與真實光譜學相遇之處。把一個實際分子測得的轉動和振動能階間距代入，q 就能讓你從基本原理出發算出它的熵、熱容，以及它對平衡常數的貢獻。誠實的提醒是：這種簡單的分解假定各種運動相互獨立，對鬆軟的分子、以及在各模式開始耦合的高能區，這一假定會變弱。
對室溫下的氮氣，平動配分函數極其巨大（約 10 的 30 次方——可供漫遊的空間「格子」不計其數），轉動配分函數為幾十，振動配分函數僅略大於一（振動被凍結），電子配分函數基本上為一。它們的乘積就是 q，通往氮氣熱力學性質的門戶。
q 分解為平動、轉動、振動和電子四個部分。
對由 N 個相互獨立、不可分辨的分子組成的系統，系統配分函數等於 q 的 N 次方除以 N 的階乘——這個階乘修正了一個事實：交換全同分子並不會產生新的狀態。
又稱
另見