热力学与统计物理课件(上).ppt

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1、§1.热力学基本概念第一章热力学基本定律(Thermodynamicallaws)§2.热平衡定律和物态方程§3.热力学第一定律§4.热力学第二定律第二章.热力学函数及应用(ThermodynamicFunctionsandtheirapplications)三个新的热力学函数麦克斯韦关系和特性函数及应用焦耳-汤姆孙实验获得低温的方法§5.热力学第三定律第三章.热力学系统计平衡条件(ThermodynamicalEquilibriumConditions))§2.单元系复相平衡§3.克拉珀龙(clapeyron)方程§1.开系的热力学基本方程§5.相变的分类及相律§4.多元系的复相平衡第四章

2、经典统计物理学(ClassicalStatisticalPhysics)§1.基本概念§2.正则系综§4.近独立子系的分布§3.巨正则系综第五章量子统计物理学(QuantumStatisticalPhysics)§1.量子统计基本概念§2.费米、玻色和玻尔兹曼三种分布§3.费米气体的性质§4.玻色气体的性质和玻色爱因斯坦凝聚§5.固体比热量子理论第六章.涨落理论(FluctuationTheory)§2.准热力学方法§1.分布函数法热力学与统计物理学研究对象：物质热运动规律。热运动是物质世界基本运动形态。与温度有关现象-----热现象热胀冷縮、物态及物性变化、超导与超流迈斯纳效应1999年４

3、月，日本研制的超导磁悬浮列车时速已达552公里超导在磁悬浮列车方面的应用超导技术在定向武器方面的应用定向武器就是把能量汇聚成极细的能束，并沿着指定的方向以光速向外发射，从而摧毁目标因为在超导线圈中的电流没有功率损失，可长时间维持。只要线圈保持超导状态，它所储存的电磁能就会毫无损耗地长期保存下去并可随时把强大的能量提供给聚能武器，超导储能装置使聚能武器如虎添翼，有如给聚能武器提供了一个机动灵活、容量无比的弹药库，使聚能武器随时可以对敌实施攻击原子激光通常的光子激光原子激光模型玻色--爱因斯坦凝聚HigherEnergyLowerTemperatureLaserCoolingAndTrappin

4、g原子光学原子激光原子刻蚀原子钟高精密度测量光学晶格中的BEc模拟研究量子多体动力学量子信息学BEC的应用冷原子的操控玻色－爱因斯坦凝聚(BEC)1924-25年玻色提出不可区分的粒子(玻色子)的统计方法，爱因斯坦预言0K时，大量这样的粒子将表现出一个粒子的行为，即出现玻色－爱因斯坦凝聚状态。玻色－爱因斯坦凝聚的实现1995年朱棣文等人发展的激光冷却和磁阱技术使得JILA小组的威依迈和科纳尔和MIT的卡特勒实现了铷原子和钠原子的玻色－爱因斯坦凝聚。1997年度诺贝尔物理学奖(美国科学家朱棣文，菲利浦斯和法国科学家达诺基因)2001年度诺贝尔物理学奖(威依迈、科纳尔和卡特勒)JILAgroup

5、,Rubidiumatoms,Science269,198(1995)MITgroup,Sodium;Ricegroup,Lithium(1995)Phys.Rev.Lett.75,3969(1995);ibid.75,1687(1995)Ps-玻色爱因斯坦凝聚(BEC)109Ps在100mx(0.1m)2体积内Ps密度将为1021/cm3,Tc=1500KPs是玻色子,Tc可以是室温或更高A.P.Mills,NIM.B,192(2002)107-116在极低温度下，液态氦的粘性会消失，它在任何东西上流动都没有阻力，甚至可以垂直的爬上容器的壁，其传热系数比铜还好。科学家把这种没有阻力的流

6、动叫作超流。超流现象是一种宏观范围内的量子效应。由于玻色—爱因斯坦凝聚，氦原子形成一个“抱团很紧”的集体。超流正是这种“抱团”现象的具体表现。玻色子体系不受泡利原理的限制，而且，由于粒子总是自发地向低能级跃迁，玻色子有向基态能级凝聚的倾向，这是产生超流现象的基本原因。超流现象2002年，德科学家实现铷原子气体超流体态与绝缘态可逆转换。世界科技界认为该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破氦:室溫→气态降溫至4.2K(摄氏零下269度)→液态氦降溫至2.17K(摄氏零下271度)→超流态液氦超流态液氦(溫度低於2.17K)直到內外同高直到內外同高未来新能源正电子火箭极限材料:在超高压、超高温、

7、超低温、超高真空等极端条件下应用和制取的各种材料。如超导、超硬、超塑性、超弹性、超纯、超晶格膜等材料。原子分子设计材料:这是在材料科学深入研究的基础上，对表面、非晶态、结构点阵与缺陷、固态杂质、非平衡态、相变以及变形、断裂、磨损等领域研究探索的发展方向，以期获得原子、分子组成结构按性能要求设计的新材料。1亿度的高温Tokamak核电工作原理家用电冰箱循环12A高温热源低温热源QQ(冷冻室)(周围环境)散热器冷