陕西师范火学精品课程……《物理化学》 第三章统计热力学基础 第一节绪论 统计热力学研究的对象、任务和方法 1.对象 研究的是大量微观粒子所构成的宏观物质处于平衡态时的性质。从研究对象来讲, 统计热力学和热力学一样都是研究宏观物质处于平衡态时的性质。热力学是根据从经验 归纳得到的四条基本定律,而不管物质的微观结构和微观运动形态,因此只能得到联系 各种宏观性质的一般规律,而不能给出微观性质与宏观性质之间的联系。而统计热力学 则是从物质的微观结构出发来了解其宏观性质。两者研究的深度不同,所以有必要讨论 后者。 2.任务 研究粒子所构成的体系的宏观行为,从粒子的微观性质来寻求体系的平均的宏观性 质,这就是统计热力学的任务和研究内容。由此可见,统计热力学是从微观到宏观过渡 的理论。它具有统计平均的性质,是联系物质的宏观性质与微观结构、沟通热力学与量 子力学的一座桥梁。 3.方法 统计力学的研究方法是微观的方法,它根据统计单位的力学性质如速度、动量、位 置、振动、转动等,用统计的方法来推求体系的热力学性质,例如压力、热容、熵等热 力学函数。统计力学建立了体系的微观性质和宏观性质之间的联系。从这个意义上,统 计力学又可称为统计热力学。 对于简单分子,应用统计热力学的方法进行处理,其结果是令人满意的。当然统计 热力学也有自身的局限性,由于人们对于物质结构的认识不断深化,不断地修改充实物 质结构的模型,同时模型本身也有近似性,所以由此得到的结论也有近似性。 从历史的发展来看,最早是由玻兹曼( boltzmann)以经典力学为基础建立的统计 方法,称为经典统计热力学。1900年普朗克( Planck)提出了量子论,麦克斯韦( Maxwell) 将能量量子化的概念引入统计热力学,对经典统计进行某些修正,发展成为麦克斯韦 玻兹曼统计热力学方法。1924年量子力学建立后,在统计力学中不但所依赖的力学基础 要改变,而且所用的统计方法也需要改变。由此产生了玻色一爱因斯坦( Bose-Einstein) 统计和费米一狄拉克( Fermi-Dirac)统计,分别适用于不同的体系。这两种统计方法都 第1页共40页 2004-7-15陕西师范大学精品课程 …… 《物理化学》 第 1 页 共 40 页 2004-7-15 第三章 统计热力学基础 第一节 绪论 一、统计热力学研究的对象、任务和方法 1． 对象 研究的是大量微观粒子所构成的宏观物质处于平衡态时的性质。从研究对象来讲， 统计热力学和热力学一样都是研究宏观物质处于平衡态时的性质。热力学是根据从经验 归纳得到的四条基本定律，而不管物质的微观结构和微观运动形态，因此只能得到联系 各种宏观性质的一般规律，而不能给出微观性质与宏观性质之间的联系。而统计热力学 则是从物质的微观结构出发来了解其宏观性质。两者研究的深度不同，所以有必要讨论 后者。 2． 任务 研究粒子所构成的体系的宏观行为，从粒子的微观性质来寻求体系的平均的宏观性 质，这就是统计热力学的任务和研究内容。由此可见，统计热力学是从微观到宏观过渡 的理论。它具有统计平均的性质，是联系物质的宏观性质与微观结构、沟通热力学与量 子力学的一座桥梁。 3． 方法 统计力学的研究方法是微观的方法，它根据统计单位的力学性质如速度、动量、位 置、振动、转动等，用统计的方法来推求体系的热力学性质，例如压力、热容、熵等热 力学函数。统计力学建立了体系的微观性质和宏观性质之间的联系。从这个意义上，统 计力学又可称为统计热力学。 对于简单分子，应用统计热力学的方法进行处理，其结果是令人满意的。当然统计 热力学也有自身的局限性，由于人们对于物质结构的认识不断深化，不断地修改充实物 质结构的模型，同时模型本身也有近似性，所以由此得到的结论也有近似性。 从历史的发展来看，最早是由玻兹曼（Boltzmann）以经典力学为基础建立的统计 方法，称为经典统计热力学。1900 年普朗克（Planck）提出了量子论，麦克斯韦（Maxwell） 将能量量子化的概念引入统计热力学，对经典统计进行某些修正，发展成为麦克斯韦－ 玻兹曼统计热力学方法。1924 年量子力学建立后，在统计力学中不但所依赖的力学基础 要改变，而且所用的统计方法也需要改变。由此产生了玻色－爱因斯坦（Bose-Einstein） 统计和费米－狄拉克（Fermi-Dirac）统计，分别适用于不同的体系。这两种统计方法都