《热力学与统计物理》PPT课件

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1、40学时课堂希望达到1：2自习遗憾没有实验热力学与统计物理老师任课：陈培锋光学与电子信息学院光电工程系pfchen0413@sina.com133071329263位研究生助教老师国内最早的高功率激光器独创的多头激光毛化技术(陀螺转子)微小扰动角测量老师的特点“光电”“工程”教材《热学》,范宏昌编著,北京:科学出版社,2003,普通高等教育“十五”国家级规划教材《统计热力学》,梁希侠,班士良编著,北京:科学出版社,2008,普通高等教育“十一五”国家级规划教材热学与牛顿力学牛顿力学:质点和质点组的机械运动热学:微观粒子组成的宏观物体的热运动热学：研究热运动的规律及其对

2、物质宏观性质的影响，以及与物质其他运动形态之间的转化规律。所谓热运动即组成宏观物体的大量微观粒子的一种永不停息的无规运动。按照研究方法的不同，热学可分为两门学科:热力学和统计物理学。从不同角度研究热运动，二者相辅相成，彼此联系又互相补充。热力学是研究物质热运动的宏观理论。从基本实验定律出发，通过逻辑推理和数学演绎，找出物质各种宏观性质的关系，得出宏观过程进行的方向及过程的性质等方面的结论。具有高度的普适性与可靠性。但因不涉及物质的微观结构，而将物质视为连续体，故不能解释物质宏观性质的涨落。统计物理学是研究物质热运动的微观理论。从物质由大量微观粒子组成这一基本事实出发，运用

3、统计方法，把物质的宏观性质作为大量微观粒子热运动的统计平均结果，找出宏观量与微观量的关系，进而解释物质的宏观性质。在对物质微观模型进行简化假设后，应用统计物理可求出具体物质的特性；还可应用到比热力学更为广阔的领域，如解释涨落现象。热力学和统计物理的相互联系与区别？热力学和统计物理是否可以相互取代？是否可以通过求解所有大量粒子的运动方程来精确描述大量粒子组成的系统？组成宏观物体的大量微观粒子的一种永不停息的无规运动。热学的结构和必需热力学还记得多少？热力学是一门什么样课？如果自由选择，有人选择本课程吗？与专业有关吗？与生活有关吗？选择本课程的原因？不选择本课程的原因？难不难

4、？没意思有意思？不好玩好玩？人类知识传承的需要与人类生活结合最紧密的物理哲学、理论上的意义熵—时间的方向等哲学问题的解释非线性非平衡态复杂系统的进化本专业的意义人类进步的意义学习热统的难其实是理论物理普遍的难学习理论物理的途径（原作发表于水木清华BBS，作者不详）但凡爱看武侠的人都知道练武功有内功和招式，其实学物理也是大同小异。物理所对应的内功就是数学。学物理应当从普通物理入手，至于四大力学，虽然是物理的一个核心，但是我不建议初学物理的人要在四年之内学完它们，因为这四大力学可以说是高深莫测，而且就算勉强学完了也不会精通。对于物理的学士而言，我认为精通经典力学和电动力学之一

5、已经是很不容易的事了。如果打算继续学物理，那么就得学习物理学中最困难的量子力学和统计力学了。这两门（实际是一门）学问可以说是高深莫测。问题一、为什么理论物理会比较难学习理论物理：理论力学、电动力学、量子力学、热力学和统计物理工程物理：理论力学、材料力学、流体力学、塑性力学理论物理对于工科专业的学习是必要的吗？理论物理学习抽象上好课！争取学期末改变看法！热学教材的选择—可以不必考虑应试讨论的教学方式教材和需要的基础知识热学统计需要哪些基础知识呢？理论力学（或至少牛顿力学）概率论基础量子力学问题二、为什么光电子要学习热学1、不论光子还是电子系统都是大量粒子系统2、原子能级、能

6、带的分布规律3、光子的相位和方向的涨落分布—相干性4、气体分子的频移5、激光器本身是一个非平衡系统太阳能电池固体光源氨分子微波激射器包含哪些统计问题？最简单的传热问题与本专业的关系大功率光电半导体器件的散热问题高功率激光器的散热问题热敏感光电器件的温度控制夜视器件的温度控制激光加工传热学研究飞秒传热与飞秒加工极低吸收率的测量加热型太阳能器件的保温横流CO2激光器散热气体激光器放电管板放电结构→针板放电结构稳定的均匀放电奠定了高功率和实用化的基础问题三、物理学与人类进步物理学是研究物质运动最普遍、最基本规律的科学17-19世纪，物理学经历了三次大综合，建立了牛顿力学、热力学

7、和电磁理论力学+热力学→工业革命电磁理论→发电机、电动机、电报、电话相对论+量子力学→航天、微电子、光电子、生物、信息技术热学发展的动力热学起源于人类对冷热现象的探索中国战国时期提出五行学说，认为金木水火土是万事万物的根本。古希腊赫拉克利特提出：火水土气是自然界的四种独立元素。热力学研究要求是统计物理最初的起源，热力学研究的动力则是来源于“动力”的追求英国工业革命历程--纺织工业1733年钟表匠凯伊发明飞梭，大大提高了织布效率。1764年-1767年詹姆斯.哈格里夫斯发明珍妮纺纱机。1768年凯伊又发明了水力纺纱机。1779年