什么是统计物理? Statistical Physics 热力学( Thermodynamics 研究热现象和物质性质的宏观理论 (macroscopic theory) 微观( microscopIc)
什么是统计物理？ Statistical Physics 热力学（Thermodynamics） 研究热现象和物质性质的宏观理论 （macroscopic theory） 微观（ microscopic）
热传导现象 T,=500K Cu 12=300K 宏观规律:热量不能自发地从低温流向高温( Second law)。 —妇孺皆知的常识 但是,物理学家要问“前因后果
热传导现象 1T = 500 K 2 Cu T = 300 K Q 宏观规律：热量不能自发地从低温流向高温（Second Law ）。 ——妇孺皆知的常识 但是，物理学家要问“前因后果
后果 Second law Carnot定理≤7kR=1 熵( Entropy) 原因?必须深入到物质的微观结构
后果 Second Law Carnot定理 2 R 1 1 T T = − 熵（Entropy） 原因？ 必须深入到物质的微观结构
T,=500K Cu 12=300K p大 分子、电子间碰撞传递能量热传导 根据物质的微观结构来研究热现象和物性。 统计物理( Statistical Physics)微观理论 (microscopic theory)
1T = 500 K 2 Cu T = 300 K 分子、电子间碰撞传递能量——热传导 根据物质的微观结构来研究热现象和物性。 统计物理（Statistical Physics） 微观理论 （microscopic theory） p 大 p 小
统计规律性 在经典物理中,单个粒子的运动遵守牛顿力学规律,若 已知某个粒子在初始时刻的位置和速度后,求解牛顿方 程可预言该粒子在任何时间的位置。 宏观体系是由大量原子和分子组成的。例如,在标准状 况下的气体,每立方厘米有269×109个分子。物体的宏 观性质(压强、比热、相变等)是大量分子运动的平均 结果
在经典物理中，单个粒子的运动遵守牛顿力学规律，若 已知某个粒子在初始时刻的位置和速度后，求解牛顿方 程可预言该粒子在任何时间的位置。 宏观体系是由大量原子和分子组成的。例如，在标准状 况下的气体，每立方厘米有 个分子。物体的宏 观性质（压强、比热、相变等）是大量分子运动的平均 结果。 19 2.69 10 统计规律性
如果想根据牛顿力学来确定气体的宏观性质,就要 求解1个相互碰撞的分子的牛顿方程。显然,这在 实际上是不能办到的,而且也没有必要,因为大量 粒子组成的体系出现了新的规律性—统计规律性。 根据这种新的规律性,就能确定宏观物体的性质
如果想根据牛顿力学来确定气体的宏观性质，就要 求解 个相互碰撞的分子的牛顿方程。显然，这在 实际上是不能办到的，而且也没有必要，因为大量 粒子组成的体系出现了新的规律性——统计规律性。 根据这种新的规律性，就能确定宏观物体的性质。 19 10
显示统计规律性的一个例子是气体分子运动的 速率分布。 分子运动
显示统计规律性的一个例子是气体分子运动的 速率分布。 分子运动
按速率来统计分子数目的分布n=n(v) n=200 1△y2 X10 m/s 分子数目按速率的分布
按速率来统计分子数目的分布 n n v = ( ) 分子数目按速率的分布
复旦大学物理系钟万蘅教授领导的“复旦大学CAI研 发中心”研制成了一套软件,可模拟各种分子运动论 的演变过程,包括平衡态和非平衡过程,受到各国同 行专家的称赞,达到了国际先进水平
复旦大学物理系钟万蘅教授领导的“复旦大学CAI研 发中心”研制成了一套软件，可模拟各种分子运动论 的演变过程，包括平衡态和非平衡过程，受到各国同 行专家的称赞，达到了国际先进水平
弹性碰撞公式 v1=v+[(v2-v)n]n v
弹性碰撞公式 1 v 1 v 2 v 2 v n ( ) ( ) 1 1 2 1 2 2 2 1 = + − = − − v v v v n n v v v v n n