盒中氣體

在量子力学里，盒中气体（Gas in a box）是一个理论模型，指的是在一个盒子内，一群不会互相作用的粒子。盒子内的位势为零，盒子外的位势为无限大。这些粒子永远地束缚于盒子内，无法逃出。靠着粒子与粒子之间数不尽的瞬时碰撞，盒中气体得以保持热力平衡状况。盒中气体这个简单的理论模型可以用来描述经典理想气体，也可以用来描述各种各样的量子理想气体，像费米气体、玻色气体、黑体辐射、等等。
应用麦克斯韦-玻兹曼统计、玻色-爱因斯坦统计、与费米-狄拉克统计的理论结果，取非常大的盒子的极限，表达能量态的简并为一个微分，然后以积分来总合每一个能量态，再用配分函数或大配分函数计算气体的热力性质。这计算的结果可以用来分析正质量粒子气体或零质量粒子气体的性质。
此篇文章是盒中粒子理论的进阶。阅读此篇文章前，必须先了解盒中粒子理论。