粒子数

粒子数（particle number）是热力学系统中的一个基本参数，常规用字母 N 表示，是该系统中的组成粒子数量^[1]。粒子数是与化学势共轭的参数；不同于大多数的物理量，粒子数是一个无因次量。它是一个广泛参数，其重要性是与系统的大小成正比，因此只有使用于封闭系统内才有意义。

一个组成粒子（constituent particle）或组分粒子，是一种在过程复杂的能量的尺度 k·T 上不能破碎的小块，此处的K是波兹曼常数，T是温度。例如，对于一个包含水蒸气与活塞的热力学系统，组成粒子是在系统内水分子的数量。有意义的组成粒子，因而粒子数是与温度相关联的。

粒子数的推定

粒子数的观念是在理论上考虑的一个主要角色。实务上，主要在化学，给定的热力学系统内的粒子数需要确定，但实际并非能够直接用粒子数来度量。如果材料是均匀的，并且具有已知用摩尔为单位物质的量 n，粒子数N的关系可以被发现为：

N = nN_A,

此处N_A是亚佛加德罗常数^[1]。

粒子数密度

相关的内含系统参数给出的是粒子数密度，得到的是系统的粒子数除以体积。这个参数通常以小写的字母n表示。

在量子力学

在量子力学过程中，粒子的总数可能不会保留。观念因此推广到粒子数运算子，那就是观察粒子成分进行计数^[2]。在量子场论，粒子数算子（见佛克态）与传统的波（见相干态）是相位共轭。

在空气质量

在空气污染的测量上使用的一项措施是悬浮粒子的大气浓度。这项措施有时也称为粒子数，但是它的表示通常是μg/m³ (微克每立方米)。

参考资料

1. Benenson, Walter; Harris, John; Stöcker, Horst. Handbook of Physics. Springer. 2002. ISBN 0-387-95269-1.
2. Schumacher, Benjamin; Westmoreland, Michael. Quantum Processes, Systems, and Information. Cambridge University Press. 2010.