第一章 统计热力学 0 §1.1概论 什么是统计热力学 1、热力学: 研究对象:大量微观粒子集合的宏观体系 研究方法:在宏观实验观测的基础上,引 入一些概念,推导出一些规律,来描述一 个宏观体系的宏观性质及变化规律并预测 变化的方向和限度
3 2、统计热力学: 研究对象:大量粒子的集合体系(体系同上) 研究方法:从微观角度出发,用统计力学的 方法,处理大量运动着的微观粒子, 得到其宏观性质及规律。 统计力学:引入统计的方法和原理、概率 的概念及最可几分布的方法, 这就是统计力学的方法
统计力学:引入统计的方法和原理、概率的概念及 最可几分布的方法,这就是统计力学的方法。 统计力学的方法就是根据统计单位的力学性质 (如速率、动量、位置、动能、位能、转动、 振动等)用统计的方法来推求体系的平均性质。 统计力学是联系宏观性质与微观性质的 桥梁。 04
二、分类 1、按统计体系的分类: 根据粒子是否可以区分 可别粒子体系,定域子体系,定位体系,(晶体) 等同粒子体系,离域子体系,非定位体系,(气体) 根据粒子间的相互作用 (近)独立子体系(相互作用可忽略,理想气体) 相依子体系(非独立子体系) (相互作用不可忽略,非理想气体为例)
0 2、按粒子遵循的力学规律分类: 经典统计:Maxwell-Boltzmann统计 量子统计:Fermi-Dirac统计,费米子体系 Bose-Einstain统计,玻色子体系 费米子体系:遵循泡利不相容原理,每个量子态 只能容纳一个粒子,所以量子态不是空着 就是被一个量子占据((例如金属中的电子体系) 玻色子体系:不遵循泡利原理,每个量子态容纳的 粒子数不限(例如辐射中的光子体系) 两种量子统计的结果都可在一定条件下 近以到M-B统计
8 3、按统计方法分类: Boltzmann统计方法: 以上三种 M-B F-D B-E统计,都是 Boltzmann统计方法,考虑粒子的能量、 分布、微观状态。 系综理论:对相依粒子体系,谈论每个粒子的能量 已无意义,分子在各能级上分布的概念 也不适用,必须把系统作为整体来考虑。 -Gibbs在1900年引入了系综的概念, 发展成系综理论