统计热力学基础课件.ppt

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1、统计热力学基础物理化学电子教案——第七章第七章统计热力学基础§7.1概论§7.4配分函数的求法及其对热力学函数的贡献§7.3配分函数§7.2Boltzmann统计§7.5理想气体的有关计算1、掌握与学会学会用配分函数计算简单分子的热力学函数；掌握理想气体简单分子平动熵的计算;用自由能函数和配分函数计算平衡常数。有关考研大纲及试题考研大纲一、中科院（物理化学（甲））2、了解了解统计系统的分类和统计热力学的基本假定；了解最概然分布和撷取最大项原理；了解配分函数的定义及其物理意义，知道配分函数与热力学函数的关系；了解各种配分函数的计算方法；了解分子配分函数的分离和全配分

2、函数的组成；了解自由能函数和热函函数。有关考研大纲及试题考研大纲一、中科院（物理化学（甲））2、了解了解统计系统的分类和统计热力学的基本假定；了解最概然分布和撷取最大项原理；了解配分函数的定义及其物理意义，知道配分函数与热力学函数的关系；了解各种配分函数的计算方法；了解分子配分函数的分离和全配分函数的组成；了解自由能函数和热函函数。有关考研大纲及试题考研大纲一、中科院（物理化学（甲））二、华南理工大学（物理化学（二）））无掌握：粒子各运动形式能量的计算及统计权重；双原子分子移动、转动和振动配分函数的计算；了解独立子系统的微观状态，能量分布和宏观状态的关系；明了统计

3、热力学的假定；理解波兹曼能量分布及其使用条件；理解配分函数的定义、物理意义和析因子性质；了解独立子系统的能量、热容、熵与配分函数的关系有关考研大纲及试题考研大纲三、华南理工大学（物理化学（一）））§7.1概论基本概念：重点：统计热力学的任务统计热力学的研究方法和目的，Boltzmann统计、统计系统的分类：定位（定域子）和非定位（离域子）系统；独立粒子和非独立粒子系统，统计热力学的基本假定：等概率假定无法用力学中的微分方程去描述整个系统的运动状态，所以必须用统计学的方法。根据统计单位的力学性质（例如速度、动量、位置、振动、转动等），经过统计平均推求系统的热力学性质

4、，将系统的微观性质与宏观性质联系起来，这就是统计热力学的研究方法，是微观的方法。§7.1概论一、统计热力学的研究方法和目的1、统计热力学的研究方法根据对物质结构的某些基本假定，以及实验所得的光谱数据，求得物质结构的一些基本常数，如核间距、键角、振动频率等。利用这些数据可以计算分子配分函数。再根据配分函数求出物质的热力学性质，这就是统计热力学的基本任务。§7.1概论2、统计热力学的基本任务一、统计热力学的研究方法和目的4、该方法的局限性：计算时必须假定结构的模型，而人们对物质结构的认识也在不断深化，这势必引入一定的近似性。另外，对大的复杂分子以及凝聚系统，计算尚有困

5、难。3、该方法的优点：将系统的微观性质与宏观性质联系起来，对于简单分子计算结果常是令人满意的。不需要进行复杂的低温量热实验，就能求得相当准确的熵值。§7.1概论一、统计热力学的研究方法和目的1、Boltzmann统计本书主要介绍的是Boltzmann统计，有时也称Maxwell-Boltzmann统计。先用能量量子化的概念，建立一些公式，然后在根据情况过渡到经典统计所能适用的公式。二、统计系统的分类§7.1概论除此外还有：Bose-Einstein统计和Fermi-Dirac统计，分别适用于不同系统。但这两种统计在一定条件下通过适当的近似，可与Boltzmann统

6、计得到相同结果。定位系统又称为定域子系统，这种系统中的粒子彼此可以分辨。例如，在晶体中，粒子在固定的晶格位置上作振动，每个位置可以想象给予编号而加以区分，所以定位系统的微观态数是很大的。1）定位系统和非定位系统§7.1概论二、统计系统的分类2、分类按系统是否可以分辨分类非定位系统又称为离域子系统，基本粒子之间不可区分。例如，气体的分子，总是处于混乱运动之中，彼此无法分辨，所以气体是非定位系统，它的微观状态数在粒子数相同的情况下要比定位系统少得多。§7.1概论二、统计系统的分类1）定位系统和非定位系统按粒子间有无相互作用分类独立粒子系统是本章主要的研究对象独立粒子系

7、统粒子之间的相互作用非常微弱，因此可以忽略不计，所以独立粒子系统严格讲应称为近独立粒子系统。这种系统的总能量应等于各个粒子能量之和，即：§7.1概论二、统计系统的分类2）独立粒子系统和非独立粒子系统非独立粒子系统非独立粒子系统又称为相依粒子系统，系统中粒子之间的相互作用不能忽略，系统的总能量除了包括各个粒子的能量之和外，还包括粒子之间的相互作用的位能，即：非理想气体就是非独立粒子系统§7.1概论二、统计系统的分类1、概率2、热力学概率指某一件事或某一种状态出现的机会大小系统在一定的宏观状态下，可能出现的微观态的总数，通常用表示。三、统计热力学的基本假定§7.1概论

8、3、等概率