第二篇热力学·统计物理
第二篇 热力学•统计物理
复习:力学的研究对象与内容结构 工工 研究对象:1.猫述牣体的运动状态 2寻求物体具有某种运动状态的原因 低速运动:经典力学高速运动:狭义相对论 运动学 动力学 物理规律的对称性 理想模型 瞬时效应:牛顿三定律 伽利略变换 H引物理参量 时间累积效应:动量定理洛仑兹变换 特殊运动规律空间累积效应:功能原理 上页
复习：力学的研究对象与内容结构 研究对象：1.描述物体的运动状态 2.寻求物体具有某种运动状态的原因 低速运动：经典力学 高速运动：狭义相对论 运动学 动力学 物理规律的对称性 内容结 构 瞬时效应：牛顿三定律 时间累积效应：动量定理 空间累积效应：功能原理 伽利略变换 洛仑兹变换 理想模型 引物理参量 特殊运动规律
研究方案 物体的平动 物体的任意运动 质点的运动 物体的转动 质点系运动 物体的振动 工工工 研究方法总结 内容结构是研究对象要求的逻辑展开 研究方案的设置必须遵循:繁杂—简单繁杂的原则 物理模型是定量化研究的前提 王页下
研究方案 物 体 的 任 意 运 动 物体的转动 物体的平动 物体的振动 质点的运动 质点系运动 研究方法总结 • 内容结构是研究对象要求的逻辑展开 • 研究方案的设置必须遵循：繁杂——简单——繁杂的原则 • 物理模型是定量化研究的前提
篇序 上□热学的研究对象 研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响 研究物质热运动与其它运动形态之间的转化规律 二研究方法 1统计物理研究方法 工工工 从物质的微观结构出发,依据每个粒子所遵循的力学规律, 用统计的方法研究宏观物体的热力学性质 优点:深入热现象的本质对其作出理论解释,能够解释决定 宏观物理量的微观决定因素,物理过程与物理意义清晰 上页 圆
篇 序 • 研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响 • 研究物质热运动与其它运动形态之间的转化规律 一 热学的研究对象 二 研究方法 1.统计物理研究方法 从物质的微观结构出发，依据每个粒子所遵循的力学规律， 用统计的方法研究宏观物体的热力学性质 优点：深入热现象的本质对其作出理论解释，能够解释决定 宏观物理量的微观决定因素，物理过程与物理意义清晰
缺点:定量统计,需要理想近似物理模型,因而常带有近似 色彩,与实验结果有一定误差 2热力学研究方法 由观察和实验总结出热力学定律;用严密的逻辑推理方法研 究宏观物体的热力学性质 优点:热力学根据热现象给出普遍、可靠的结果,可用来验 证微观理论的正确性 工工工 缺点:常带有经验或半经验性质,不能从本质上阐述热现象 的深刻含义以及宏观测量对微观测量的依赖关系 三本篇内容结构 第七章统计物理初步 上第八章热力学基础 上页
缺点：定量统计，需要理想近似物理模型，因而常带有近似 色彩，与实验结果有一定误差 2.热力学研究方法 由观察和实验总结出热力学定律；用严密的逻辑推理方法研 究宏观物体的热力学性质 优点：热力学根据热现象给出普遍、可靠的结果，可用来验 证微观理论的正确性 缺点：常带有经验或半经验性质，不能从本质上阐述热现象 的深刻含义以及宏观测量对微观测量的依赖关系 三 本篇内容结构 第七章 统计物理初步 第八章 热力学基础
第七章统计物理初步 内容结构 热现象的微观实质—气体动理论的基本观念 c571气体动理论的基本观念 生二学景的吸与想计 Ⅻ572平衡态、描述热力学系统的参量与理想统计模型 三 建立热力学统计理论 573平衡态下理想气体压强、温度的微观本质 574能均分定理 575麦克斯维速度与速率分布 Ar576玻尔兹曼分布 四热力学统计理论的初步应用 上页
第七章 统计物理初步 内容结构 一 热现象的微观实质——气体动理论的基本观念 二 描述热学系统的微观、宏观参量与理想统计模型 三 建立热力学统计理论 四 热力学统计理论的初步应用 §7.1 气体动理论的基本观念 §7.2 平衡态、描述热力学系统的参量与理想统计模型 §7.3 平衡态下理想气体压强、温度的微观本质 §7.4 能均分定理 §7.5 麦克斯维速度与速率分布 §7.6 玻尔兹曼分布
571气体动理论的基本观念 王气体动理论的基本观念 1物质是由大量分子组成的 原子、分子线度数量级:1010m 2分子在不停地做无规则热运动 分子、原子微粒无规则运动遵守 工工工 经典力学或量子力学规律 砷化镓表面砷原子的排列 3分子之间存在相互作用力 理想气体自由服是不可逆的sf 分子闻的和互作用sw (分子相互作用的四参数方程) ,p,s,t为正参数数,因不同材料而不同 上页
§7.1 气体动理论的基本观念 一 气体动理论的基本观念 1.物质是由大量分子组成的 原子、分子线度数量级：10-10m 2.分子在不停地做无规则热运动 分子、原子微粒无规则运动遵守 经典力学或量子力学规律 砷化镓表面砷原子的排列 3.分子之间存在相互作用力 s t r r f = − (分子相互作用的四参数方程) ,,s,t 为正参数数，因不同材料而不同
分子之间的相互作用力和分子自身的无规则热运动是物质 以某种物态存在的两个相互对立、相互制约因素 课外阅读文献 (1). Sun Jiuxun, Yang Hongchun. Quantum corrected cell model for an anharmonic generalized Lennard-Jones solid eT Journal of physics and Chemistry of solids,2002.6 2)孙久勋 严将可解四参数双原子分子势函数物理学报vo48,No 牛热现象的微观实质 c·热现象是大量微观粒子力学运动的宏观表现形式 通过对这些微观粒子力学运动的统计,可以描述热学系 统的所有热现象统计物理研究方法 上页 下國回
分子之间的相互作用力和分子自身的无规则热运动是物质 以某种物态存在的两个相互对立、相互制约因素 课外阅读文献 (1). Sun Jiuxun，Yang Hongchun. Quantum corrected cell model for an anharmonic generalized Lennard-Jones solid Journal of physics and Chemistry of solids，2002.6 (2). 孙久勋 严格可解四参数双原子分子势函数. 物理学报 Vol.48，No.11 二 热现象的微观实质 • 热现象是大量微观粒子力学运动的宏观表现形式 • 通过对这些微观粒子力学运动的统计，可以描述热学系 统的所有热现象——统计物理研究方法
§72描述热力学系统的参量与理想统计模型 王=热力学系统,平 1热力学系统简称系统) 在给定范围内,由大量微观粒子所组成的宏观客体 热力学系统可以由各种物态或这些物态的混合态构成 2系统的外界简称外界) 工工工 能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体 3平衡态 在不受外界条件影响下,热力学系统的所有可观察的宏 观物理性质不随时间变化而变化的状态 理想气体自由康服是不可逆的sf 上页
§7.2 描述热力学系统的参量与理想统计模型 一 热力学系统、平衡态 1.热力学系统(简称系统) 在给定范围内，由大量微观粒子所组成的宏观客体 热力学系统可以由各种物态或这些物态的混合态构成 2.系统的外界(简称外界) 能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体 3.平衡态 在不受外界条件影响下，热力学系统的所有可观察的宏 观物理性质不随时间变化而变化的状态
讨论 热力学系统必须不受外界条件影响。即不与外界有热量交换 或不对外界作功。 例:杆的热传导在稳定情形下,并 不处于热平衡状态 低温 2热力学系统的所有可观测物理量都 传热杆 不随时间变化而变化 3热力学系统处于平衡态时,系统内部 定不存在各种“流” 4热力学系统的平衡态是一种动态平衡 又称热动平衡 牛5平衡态是一个理想模型,是实际热力学系练的理却近得 上页 下页
高温 低温 传热杆 例：杆的热传导在稳定情形下，并 不处于热平衡状态 2.热力学系统的所有可观测物理量都 不随时间变化而变化 3.热力学系统处于平衡态时，系统内部 一定不存在各种“流” 4.热力学系统的平衡态是一种动态平衡 又称热动平衡 5.平衡态是一个理想模型，是实际热力学系统的理想近似 讨论 1.热力学系统必须不受外界条件影响。即不与外界有热量交换 或不对外界作功