大学物理：第二篇 热力学与统计物理初步

1、范德瓦尔斯范德瓦尔斯 (Johannes Diderik van der Waals) 1837-1923 ，荷兰物理学家，因，荷兰物理学家，因气体和液体状态方程气体和液体状态方程方面的贡方面的贡 献获献获 1910 诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖普朗克普朗克 (Max Planck) 1858-1947，德国物理学家，因发现，德国物理学家，因发现能量子能量子获获1918年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖能斯托能斯托 (W.H.Walther Hermann Nernst) 1864-1941，德国物理化学家，因，德国物理化学家，因热化学、熵基准热化学、熵基准方面的贡献获方面的贡献获1920 年诺

2、贝尔化学奖年诺贝尔化学奖昂萨格昂萨格 (L.Lars Onsager) 1903-1976，美国物理化学家，因，美国物理化学家，因不可逆过程热力学理论不可逆过程热力学理论获获1968诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖普里戈金普里戈金 (I.llyaPrigogine ) 1917-2003，比利时物理化学家，因，比利时物理化学家，因热力学耗散结构理论热力学耗散结构理论获获1977年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖1 热学的研究对象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研究物质热运动与其它运动形态之间的转化规律2

3、研究方法研究方法(1) 统计物理研究方法统计物理研究方法方法方法：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：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的方法研究宏观物体的热力学性质优点优点：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：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微观决定因素，物理过程与物理意义清晰缺点缺点：因理想模型近似，与实验结果有一定误差：因理想模型近似，与实验结果有一定误差(2) 热力学研究方法热力学研究方法方法方法：由观察和实验总结出热力

4、学定律；用严密的逻辑推理方法研究宏：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观物体的热力学性质优点优点：热力学根据实验给出可靠的结果，可用来验证微观理论的正确性：热力学根据实验给出可靠的结果，可用来验证微观理论的正确性缺点缺点：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：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以及宏观测量对微观测量的依赖关系章序章序1 热现象的微观实质热现象的微观实质气体动理论的基本观念气体动理论的基本观念 7.1 气体动理论的基本观念气体动理论的基本观念2描述热学系统的微观、

5、宏观参量与理想统计模型描述热学系统的微观、宏观参量与理想统计模型 7.2 平衡态、描述热力学系统的参量与理想统计模型平衡态、描述热力学系统的参量与理想统计模型3建立热力学统计理论建立热力学统计理论 7.3 平衡态下理想气体压强、温度的微观本质平衡态下理想气体压强、温度的微观本质 7.4 能均分定理能均分定理 7.5 麦克斯维速度与速率分布麦克斯维速度与速率分布 7.6 玻尔兹曼分布玻尔兹曼分布4热力学统计理论的初步应用热力学统计理论的初步应用1 气体动理论的基本观念气体动理论的基本观念(1) 物质是由大量分子组成物质是由大量分子组成： 原子、分子线度数量级原子、分子线度数量级10-10 m(2

6、) 分子在不停地做无规则热运动分子在不停地做无规则热运动：微观粒子无规则运动遵守统计分布规律：微观粒子无规则运动遵守统计分布规律(3) 分子之间存在相互作用力分子之间存在相互作用力砷化镓表面砷原子的排列砷化镓表面砷原子的排列分子相互作用的四参数方程分子相互作用的四参数方程tsrrf ts, 为正参数数，因不同材料而不同为正参数数，因不同材料而不同分子间相互作用力和分子的无规则热运动是物质以某种物态存在的两个分子间相互作用力和分子的无规则热运动是物质以某种物态存在的两个相互对立、相互制约因素相互对立、相互制约因素课外阅读文献课外阅读文献(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). 孙久勋孙久勋严格可解四参数双原子分子势函数严格可解四参数双原子分子势函数. 物理学报物理学报 Vol.48，No.112热现象的微观实质