热力学与统计物理期末考试整理(课堂PPT)
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热力学和统计物理的研究对象和任务宏观物质系统:由大量微观粒子组成的气、液、固体。
存在无规则运动——热运动。
运动:机械运动,如:质点的运动,刚体的平动和转动。
热运动:大量微观粒子的无规则运动(例如花粉的运动),有规律性,自身固有的。
为什么研究热运动?它决定了热现象(物性和物态),影响物质的各种宏观性质,如:力、热、电磁、凝聚态(固、液、气)、化学反应进行的方向和限度。
热力学和统计物理学的任务?研究热运动规律及其对宏观性质的影响。
热力学与统计物理的研究方法热力学和统计物理学的任务相同,但研究方法不同。
1.宏观唯象理论——热力学2.微观本质理论——统计物理宏观的观点 即观察一个固体,液体,气体的特性。
如:密度、温度、压力、弹性、传热等,不涉及物质的原子结构。
微观的观点 由物质的原子性质着手,来研究物质的宏观性质。
热力学的基本逻辑体系以可测宏观物理量描述系统状态;例如气体:压强p 、体积V 和温度T实验现象 热力学基本定律 宏观物性 其结论可靠且具有普适性;结合实验才能得到具体物性;物质看成连续体系,不能解释宏观物理量涨落。
例如:焦耳定律、玻意耳定律、阿伏伽德罗定律, 推理演绎为热力学基本定律:第一、第二、第三定律及推论。
再推理演绎为卡诺热机性质,热辐射理论,相变理论,化学反应理论亥姆霍兹方程,能态方程,焓态方程等。
统计物理基本逻辑体系从微观结构出发,深入热运动本质,认为宏观物性是大量微观粒子运动性质的集体表现; 微观粒子力学量 宏观物理量 热力学基本定律归结为一条基本统计原理,阐明其统计意义,可解释涨落现象; 借助微观模型,可近似导出具体物性。
例如:认为微观粒子遵从力学定律:牛顿定律或量子力学。
经典的 量子的应用统计原理:最概然统计法 或 系综统计法 微观运动 通过假设 宏观性质 如:分子与壁碰撞时动量的变化→气体压力概念。
分子运动动能→气体温度 典型应用实例:导出理想气体的物态方程PV=RT 理想气体分子速度分布律 普朗克热辐射定律 大气压随高度的变化关系等@@@第一章 热力学的基本规律热力学 thermodynamics 平衡态热力学equilibrium thermodynamics 经典热力学classical thermodynamics §1.1 平衡态及其描述 重点掌握几个新概念 一 系统、外界和子系统热力学系统 由大量微观粒子组成的宏观物质系统 外界 与系统发生相互作用的其它物质 二 系统分类系统与环境关系一般很复杂,多种多样。