热力学与统计物理PPT课件

1、2021-12-141热力学与统计物理热力学与统计物理 金晓峰复旦大学物理系2005-4-6 0TdQrevTdQdS BAABTdQSSdS 0 热力学第二定律热力学第二定律对孤立系统：对孤立系统：达到平衡态的条件：达到平衡态的条件：S = Smax 对非孤立系统对非孤立系统 ？（U, V U, V 固定）固定）热力学基本方程热力学基本方程dU=dQ - PdVdU TdS - PdVdQ TdS在在S,VS,V固定时：固定时：dU 0, 或或 U = UminU(S,V) -热力学势函数热力学势函数dU TdS - PdV在在S,PS,P固定时：固定时：dH 0, 或或 H = Hmind

2、U + d(PV) TdS PdV +PdV +VdPd(U + PV) TdS +VdPdH TdS +VdPH = U +PVH(S,P) -热力学势函数热力学势函数焓焓dU TdS - PdV在在T,VT,V固定时：固定时：dF 0, 或或 F = FmindU - d(TS) TdS PdV -TdS - SdTd(U - TS) -SdT - PdVdF -SdT - PdVF = U - TSF(T,V) -热力学势函数热力学势函数dU TdS - PdV在在T,PT,P固定时：固定时：dG 0, 或或 G = GmindU + d(PV) - d(TS) TdS PdV +PdV

3、 +VdP -TdS - SdTd(U + PV- TS) -SdT + VdPdG -SdT + VdPG = U + PV- TSG(T,P) -热力学势函数热力学势函数理想气体的熵理想气体的熵求作为求作为N,T,VN,T,V函数的：函数的：dU = TdS - PdV SVVTSPdU=TdS-PdVVTTPVSdF=-SdT -PdVPSSVPTdH=TdS+VdP PTTVPSdG=-SdT+VdPGPHSUVFTGood Physicists Have Studied Under Very Fine TeachersPdVTdSdUTdQdSPdVdQdU:热力学基本方程热力学第二

4、定律热力学第一定律TdS 是热学效应，是热学效应，- PdV是力学效应是力学效应对磁性体系可以有对磁性体系可以有: dU=TdS+HdB 对电学体系可以有对电学体系可以有: dU=TdS+EdP粒子数还可以变化，只要加上一项，粒子数还可以变化，只要加上一项，是化学势是化学势 dNExample 1HdBSdTdGBdHSdTdFBdHTdSdU414141对 (I) 型超导体HBB 0ccHHHH在T不变的情况下，对式，积分HdBTGHTG41)0 ,(),()0 ,(),()(81)0 ,(),(22TGHTGHHTGHTGc)(cHH 这样或HcHHcTT B)(cHH *dU=TdS-P

5、dVdF=-SdT -PdVdG=-SdT+VdP定义而因为2081)0 ,(cHTGGNGHGHTG2081),(2081),(cHGHTGsG)(cHH )(cHH BHFG)41(20)81()0 ,(csHGTF8)0 ,()0 ,(2csNHTFTFHTGS)(TGSN0HccsTHHTGS)(410在在0HHc时时比正常态能量更低比正常态能量更低所以所以H = 0而且而且正常态比超导态能量高正常态比超导态能量高 又因为G = F + PVHccSNTTHTHTSSTQ)()(4)(HccSNTTHTHSS)()(41HHTSTC)(比热或SNHCCC222)(4THTHHHcccccTTccTTHTHTC2)(4在 Tc处, Hc=0，所以 T所以所以