热力学引言.ppt

1、 关于热现象以及热运动规律的理论,热力学统计物理,物理学,现代物理,一、学科的发展和前景,1. 和现代物理领域的研究热点相联系.,2. 深入探索物质世界各层次间的联系是二十一世纪物理学发展的方向之一,也正是统计物理学研究的主要内容,发展前景,四大力学中，统计物理与量子力学的发展最为突 出，最富有学科生命力，给人们展示了丰富多彩的内 容。下面列举从1930s年代以来统计物理的若干主要 进展（不完全）：,稠密气体和液体（经典与量子） 严格可解模型 元激发的概念和方法 负绝对温度 线性响应理论 相变和临界现象 *,各态历经问题 稀薄原子气体的玻色爱因斯坦凝聚（BEC）* 介观体系中的统计问题 天体物

2、理和宇宙学中的统计问题 混沌，分形, 渗流， 凝聚态物理中的统计问题（许多许多） 软凝聚物质（高分子，液晶） 非平衡相变（远离平衡态） 交叉学科中的统计问题（经济学，社会学，） 计算机模拟（Monte Carlo,分子动力学，） ,研究对象：宏观物质的热现象以及热运动规律,热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动 .,热现象 : 与温度有关的物理性质的变化。,单个分子 遵循力学规律.,整体（大量分子） 服从统计规律 .,宏观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）, 如 等 .,微观量：描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测量），如分子的 等 .,二、热力学统计物理的

3、特点,热力学,统计物理,热现象的宏观理论。,结论具有高度的可靠性和普遍性。,不能导出具体物质的具体特性；也不能解释物质宏观性质的涨落现象等。,热现象的微观理论。,基础是热力学三个定律。 对基本定律作演绎推导来解释物质热运动的性质。,认为宏观系统由大量的微观粒子所组成，宏观物理量就是相应微观量的统计平均值。,能把热力学的基本规律归结于一个基本的统计原理；可以解释涨落现象；可以求得物质的具体特性。,统计物理学所得到的理论结论往往只是近似的结果。,研究的对象与任务相同,热统,知其然而不知其所以然.,揭示宏观现象的本质,模型假设有局限性,物理学的第二次大综合是从热学开始的，它涉及到宏观与微观两个层次

4、.,热力学,统计 物理学,热力学 统计物理学,美国：例: 基泰尔, 热物理学,中国：例: 汪志诚, 热统,三、两种热统（热物理）体系,热 物 理 学C。基泰尔,第 一 章 量子态 第 二 章 一个基本的可解系统 第 三 章 基本假设 第 六 章 吉布斯因子和玻耳兹曼因子 第 九 章 费密子和玻色子：分布函数 第 十 章 自由粒子：轨道的计算 第十一章 单原子理想气体 第十二章 单原子理想气体数值计算 第十三章 气体分子运动论 第十四章 费密狄喇克分布的应用： 金属和白矮星 第十五章 光子的普朗克分布函数 第十六章 固体中的声子：德拜理论 第十七章 玻色子物理学： 爱因斯坦凝聚和液氦He4,第

5、四 章 两个热接触的系统： 熵和温度的定义 第 五 章 两个扩散接触的系统：化学势 第 七 章 压强和热力学恒等式 第 八 章 热力学温度 第十八章 自由能 第十九章 热力势 巨势和焓 第二十章 蒸气压方程 第二十一章 反应中的平衡 第二十二章 电场中的系统 第二十三章 磁场中的系统,热 统 国 外,又例：F. Mandl, 统计物理学， John Wiley &Sons；人民教育出版社,热 + 统 1 （国 内）,热力学 统计物理汪志诚,第一章 热力学的基本规律 第二章 均匀物质的热力学性质 第三章 单元系的相变 第四章 多元系的复相平衡和化学平衡 第五章 不可逆过程热力学简介 热力学 46

6、% 第六章 近独立粒子的最概然分布 第七章 玻耳兹曼统计 第八章 玻色统计和费米统计 第九章 系综理论 第十章 涨落理论 第十一章 非平衡态的统计理论 统计物理 54%,热力学与统计力学 Thermodynamics and statistical mechanics 德W顾莱纳 L奈斯 H斯托克著 本科 研究生 第一部分 热力学 平衡与状态量、热力学定律、相变与化学反应、热力学势、热力学稳定性 第二部分 统计力学 微观状态数与熵、微正则系综、正则系综、玻尔兹曼统计、巨正则系综 第三部分 量子统计 密度算符、多粒子波函数的对称性质、理想量子系统的巨正则描述、 理想玻色气体、理想费米气体、相对论玻色气体与费米气体的应用 第四部分 实际气体和相变 实际气体、相变的分类、伊辛和海森伯模型 又例：.萨莫洛维奇，热力学与统计物理学（苏）,热 + 统 2 （国 外）,国内热统教学体系,热 学,统计物理,高等 统计,热力学,统计物理,输运现象,热力学定律与熵,热力学定律1/3,均匀物质热力学,复相平衡,近独立子系 玻尔兹曼分布1/4,玻色统计 和费米统计,系综理论,气体分子运动论 麦玻分布,输运、涨落等,从热学到热统，关于某些看似重复的概念：,自热学起我们学习了如