粒子数

热力学系统的粒子数（或粒子数）通常用字母 N 表示，是该系统中组成粒子的数量。 粒子数是热力学中与化学势共轭的基本参数。 与大多数物理量不同，粒子数是无量纲量。 它是一个广泛的参数，因为它与所考虑系统的大小成正比，因此仅对封闭系统有意义。

组成粒子是在过程中涉及的能量 k·T 尺度下不能被分解成更小碎片的粒子（其中 k 是玻尔兹曼常数，T 是温度）。 例如，对于由包含水蒸气的活塞组成的热力学系统，粒子数是系统中水分子的数量。 因此，构成粒子的意义以及粒子数的意义是依赖于温度的。

粒子数的概念在理论考虑中起着主要作用。 在需要确定给定热力学系统的实际粒子数的情况下，主要是在化学中，实际上不可能通过计算粒子数直接测量它。 如果材料是均质的并且具有以摩尔表示的已知数量的物质 n，则粒子数 N 可以通过以下关系找到： N = n N A {\displaystyle N=nN_{A}} ，其中 NA 是阿伏加德罗常数 .

相关的密集系统参数由粒子数密度给出，通过将系统的粒子数除以其体积获得。 该参数通常用小写字母 n 表示。

在量子力学过程中，可能无法保留粒子总数。 因此，这个概念被推广到粒子数算子，即计算组成粒子数的可观察量。 在量子场论中，粒子数算符（参见福克态）与经典波的相位（参见相干态）共轭。

空气质量标准中使用的一种空气污染衡量标准是大气中颗粒物的浓度。 该测量值通常以 μg/m3（微克每立方米）表示。 在现行的欧盟汽车、货车和卡车排放标准以及即将出台的非道路移动机械的欧盟排放标准中，定义了颗粒物数量测量和限值，通常称为 PN，单位为 [#/km] 或 [# /千瓦时]。 在这种情况下，PN 表示每单位距离（或功）的粒子数量。