热力学与统计物理学2

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1、专业：电子科学与技术授课学时：54学分：3主讲教师：　曹万强热力学与统计物理学《ThermodynamicsandStatisticalPhysics》§1.1§1.2§1.3§1.4§1.5§1.7§1.9教学用书《热力学与统计物理学》汪志诚高等教育出版社参考用书《热力学》王竹溪　　人民教育出版社《统计物理导论》王竹溪　　高等教育出版社《ThermodynamicsandStatisticalPhysics》YuBRumer,MShRyvkin。。。基本要求考试与平时：7：3学习方法掌握概念，理解原

2、理为主（尤其是热力学）学习计算为辅（主要内容是雅可比行列式、全微分）学习内容以讲课内容为主本课程相关的基础内容概率论普通物理学中的热学分子运动论原子物理学量子力学主要讲课内容热力学第一章热力学的基本规律(1~18)第二章均匀物质的热力学性质(1~5)第三章单元系的相变(1~3)统计物理学第六章近独立粒子的最概然分布(1~8)第七章玻耳兹曼统计(1~6)第八章玻色统计和费米统计(1,2,4)Introduction导言ThePURPOSESofThermodynamicsandStatisticalph

3、ysics(TS)areconcernedwiththeprocessesoccurringinmacroscopicsystems,i.e.asystemwithanlargenumberofmicro-particles(atoms,molecules,ions,electrons…)。热力学与统计物理学和目的是：研究宏观系统发生的过程，该系统包含了大量的微观粒子。热力学与统计物理学和任务是：研究热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响。它们分别从宏观和微观两个方面研究了宏观系统的状态。什么是热力

4、学？什么是统计物理学呢？先看两个例子：古希腊时代，有两种对立的学说1.热素(质)说：热是无重量的流体，可透入一切物体中，不生不灭；热物体热质多，冷物体少，冷热物体接触时，热持从热到冷，从而可以解释很多自然现象。(如燃烧、热传递等)但后来人们发现它解释不了的现象是：导言例1关于热的“争论”“磨擦生热”2.热动说体现了物质的运动，是一种能量，焦耳花了四十年的时间使人们相信热能和机械能可以相互转化，结论：热是能量、是分子的运动、可以转化为功和其它形式的能量。----------这些是热力学研究内容的出发点。

5、例2玻璃瓶中装无色透明的水，加入“红色墨滴”后，由于分子的扩散运动，水变成了均匀的红色。统计物理学主要研究气体分子(理想气体分子)的统计规律。Usingthelawsgoverningthebehavioroftheparticlesofaparticularsystemtoestablishthelawsgoverningthebehaviorofmacroscopicquantitiesofsubstance.(物质)导言研究的内容均与具体物质无关。热力学是热运动的“宏观”的理论。统计物理学是

6、热运动的“微观”理论。导言实验三大定律预言现象演绎推理基本假设系综理论具体性质实验验证第一章热力学的基本规律GeneralLawsofthermodynamics§1.1热力学系统的平衡状态及其描述孤立系闭系开系能量交换无有有物质交换无无有热力学研究的对象是由大量微观粒子组成的宏观系统，它们与外界的相互作用表现为能量的交换和物质（粒子）的交换。由此分为三个系统：第一章平衡态与平衡过程EquilibriumStatesandEquilibriumProcesses平衡态：系统的状态参量（宏观性质）在长时

7、间内不发生任何变化的状态。状态参量：P(pressure压强),V(Volume),T(Temperature)等由于分子处于不停的热运动之中，所谓的平衡只是一种热动平衡。宏观系统的物理量是在平衡值附近涨落的统计结果。在时间上相反的过程为“逆过程”，一个过程可正可逆，则为“可逆过程”。§1.1Inthefigure,avessel(容器)isdividedintotwohalvesbyavalve(阀).Lefthalf:containinggas;Righthalf:evacuated(真空的).阀

8、门打开，气体流动,whatstatewecallthis?Whatprocessthesystempasses?Howcanwedescribethisprocess?§1.1名称Thesystemwillfinallyapproachastateinwhichalltheexternalparametersremainconstant.SuchstateiscalledequilibriumstateIfthesystemhasgradients(梯度