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文檔簡介
1、第一章1、與其他物體既沒有物質(zhì)交換也沒有能量交換的系統(tǒng)稱為孤 立系;2、與外界沒有物質(zhì)交換,但有能量交換的系統(tǒng)稱為閉系;3、與外界既有物質(zhì)交換,又有能量交換的系統(tǒng)稱為開系;4、平衡態(tài)的特點(diǎn):1.系統(tǒng)的各種宏觀性質(zhì)都不隨時(shí)間變化;2. 熱力學(xué)的平衡狀態(tài)是一種動(dòng)的平衡,常稱為熱動(dòng)平衡;3.在平衡狀態(tài)下,系統(tǒng)宏觀物理量的數(shù)值仍會(huì)發(fā)生或大或小的漲落;4.對(duì)于非孤立系,可以把系統(tǒng)與外界合起來看做一個(gè)復(fù)合的孤立系 統(tǒng),根據(jù)孤立系統(tǒng)平衡狀態(tài)的概念推斷系統(tǒng)是否處在平衡狀態(tài)。5、參量分類:幾何參量、力學(xué)參量、化學(xué)參量、電磁參量6、溫度:宏觀上表征物體的冷熱程度;微觀上表示分子熱運(yùn) 動(dòng)的劇烈程度7、第零定律:如果
2、物體 A和物體B各自與處在同一狀態(tài)的物 體C達(dá)到熱平衡,若令A(yù)與B進(jìn)行熱接觸,它們也將處在熱平衡, 這個(gè)經(jīng)驗(yàn)事實(shí)稱為熱平衡定律8、t二T-273.59、體脹系數(shù)越=1靜賴池眾、壓強(qiáng)系數(shù)山陰荷氏、等溫壓縮系數(shù)騙門漱鴻、三者關(guān)系:沁10、理想氣體滿足:玻意耳定律、焦耳定律、阿氏定律、道爾頓分壓11、準(zhǔn)靜態(tài)過程:進(jìn)行得非常緩慢的過程,系統(tǒng)在過程匯總經(jīng)歷的每一個(gè)狀態(tài)都可以看做平衡態(tài)。12、廣義功協(xié)仕考嘰;13、熱力學(xué)第一定律:系統(tǒng)在終態(tài)B和初態(tài)A的內(nèi)能之差UB-UA 等于在過程中外界對(duì)系統(tǒng)所做的功與系統(tǒng)從外界吸收的熱量之和,熱力學(xué)第一定律就是能量守恒定律 .UB-UA二W+Q能量守恒定 律的表述:自然
3、界一切物質(zhì)都具有能量,能量有各種不同的形式, 可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物 體,在傳遞與轉(zhuǎn)化中能量的數(shù)量保持不變。14、 等容過程的熱容量;等壓過程的熱容量;狀態(tài)函數(shù)H; P2115、 焦耳定律:氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù),與體積無關(guān)。P2316、理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的微分方程 P2417、卡諾循環(huán)過程由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程:等溫膨脹 過程、絕熱膨脹過程、等溫壓縮過程、絕熱壓縮過程18、 熱功轉(zhuǎn)化效率:L.'T19、 熱力學(xué)第二定律:1、克氏表述-不可能把熱量從低溫物體 傳到高溫物體而不引起其他變化;2、開氏表述-不可能從單一熱 源吸熱使之完全變成有用
4、的功而不引起其它變化 ,第二類永動(dòng)機(jī) 不可能造成20、如果一個(gè)過程發(fā)生后,不論用任何曲折復(fù)雜的方法都不可 能把它留下的后果完全消除而使一切恢復(fù)原狀,這過程稱為不可逆過程21、如果一個(gè)過程發(fā)生后,它所產(chǎn)生的影響可以完全消除而令 一切恢復(fù)原狀,則為可逆過程22、卡諾定理:所有工作于兩個(gè)一定溫度之間的熱機(jī),以可逆 機(jī)的效率為最高23、卡諾定理推論:所有工作于兩個(gè)一定溫度之間的可逆熱機(jī), 其效率相等24、克勞修斯等式和不等式Qi/Tt + Qz/TjO25、熱力學(xué)基本微分方程:dU = TdS-pdV26、理想氣體的熵P4027、自由能:F=U-FS28吉布斯函數(shù):G=F+pV=U-TS+pV29、熵
5、增加原理:經(jīng)絕熱過程后,系統(tǒng)的熵永不減少;孤立系的熵永不減少30、等溫等容條件下系統(tǒng)的自由能永不增加;等溫等壓條件下,系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)永不增加。第二章1、三個(gè)基本熱力學(xué)函數(shù):物態(tài)方程、內(nèi)能、熵dU二TdS-pdV|dH二TdS+Vdp|dF二-SdT-pdV|dG二-SdT+Vdp2、麥克斯韋關(guān)系:(0T/av)5 = -(ap/aifaT/sp), = Ov/as)p|(as/av)T =(aP/3T)p|(0s/aP)T = -(av/aT)p3、熵的全微分表達(dá)式:,-廠/遼亡勺丁kCp 二 ®H/OT)p 二 T®5/0T)p4、節(jié)流過程前后,氣體的焓值相等;節(jié)流過程
6、是一個(gè)不可逆過程 焦湯系數(shù);絕熱膨脹過程溫度與壓強(qiáng)的關(guān)系5、特性函數(shù)6、熱輻射描述,基本概念:黑體輻射;斯特藩波爾茲曼定律:.匸7、磁介質(zhì)與電介質(zhì)熱力學(xué),由磁介質(zhì)與電介質(zhì)功的表達(dá)式求各量 間的關(guān)系,如壓磁效應(yīng)與磁致伸縮等第三章1、熱平衡判據(jù):S具極大值;F、G具有極小值;平衡的穩(wěn)定性條2、開系的熱力學(xué)基本方程:熱力學(xué)基本方程+udn3、單元系復(fù)相平衡條件及推導(dǎo):炷1:丨丿門卅AI4、相圖的理解:臨界點(diǎn)、三相點(diǎn);溶解曲線、汽化曲線、升華曲 線;5、兩相平衡曲線,克拉珀龍方程:邛二L匸-廠;6、臨界點(diǎn)的溫度和壓強(qiáng)滿足方程:心. -f-0八衛(wèi)叮 _ 07、在相變點(diǎn)兩相的化學(xué)勢連續(xù),但化學(xué)勢的一級(jí)偏導(dǎo)
7、數(shù)存在突 變,稱之為一級(jí)相變。一級(jí)相變特征:在相變點(diǎn)兩相的化學(xué)勢相 等,兩相可以平衡共存。但是兩相化學(xué)勢的一級(jí)導(dǎo)數(shù)不等,轉(zhuǎn)變 時(shí)有潛熱和體積突變。在相變點(diǎn)的兩側(cè),化學(xué)勢較低的相是穩(wěn)定 相,化學(xué)勢較高的相可以作為亞穩(wěn)態(tài)存在。如果在相變點(diǎn)兩相的化學(xué)勢和化學(xué)勢的一級(jí)偏導(dǎo)數(shù)連續(xù),但化學(xué)勢的二級(jí)偏導(dǎo)數(shù)存在突變,稱為二級(jí)相變。二級(jí)相變特征:二 級(jí)相變沒有相變潛熱和比體積突變,但是定壓比熱、定壓膨脹系 數(shù)和等溫壓縮系數(shù)存在突變。9、化學(xué)勢的n級(jí)偏導(dǎo)數(shù)存在突變,則稱為n級(jí)相變。非一類相變 統(tǒng)稱為連續(xù)相變10、愛 倫 費(fèi) 斯 特 方 程:dp, dT =屈-屮 |dp/dT=11、朗道相變理論,序參量,對(duì)稱性破
8、缺,朗道理論中單軸鐵磁體 的自由能:t u y V :-廠第六章1、空間:為了形象地描述粒子的熱力學(xué)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),用q1,qr; p1,,pr,共2r個(gè)變量為直角坐標(biāo),構(gòu)成一個(gè)2r維空間, 稱為1空間2、自 由 粒 子 的 量 子 態(tài) 數(shù): 嘰叫血=(L/2t*)叼 p/pydp. =3、自由粒子可能的狀態(tài)數(shù):-'":-4、玻爾茲曼系統(tǒng)特點(diǎn):粒子可以分辨,每一個(gè)體量子態(tài)能夠容納 的粒子數(shù)不受限制5、玻色系統(tǒng)特點(diǎn):粒子不可分辨,每一個(gè)個(gè)體量子態(tài)所能容納的粒子數(shù)不受限制6、費(fèi)米系統(tǒng)特點(diǎn):粒子不可分辨,每一個(gè)個(gè)體量子態(tài)最多能容納一個(gè)粒子。7、等概率原理:對(duì)于處在平衡狀態(tài)的孤立系統(tǒng),系統(tǒng)
9、各個(gè)可能的微觀狀態(tài)出現(xiàn)的概率是相等的。&玻爾茲曼系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)、玻色系統(tǒng)、費(fèi)米系統(tǒng)P1809、經(jīng)典極限條件:a血10、玻爾茲曼分布:玻色分布.費(fèi)米分布:JK.11、 玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)適用條件:定域系統(tǒng)、滿足經(jīng)典極限條件的玻色(費(fèi)米)系統(tǒng)第七章1、定域系統(tǒng)和滿足經(jīng)典極限條件的玻色(費(fèi)米)系統(tǒng)都遵從玻爾茲曼分布。2、粒子配分函數(shù):嚴(yán)內(nèi)能統(tǒng)計(jì)表達(dá)式:-刃I疋3、廣義作用力統(tǒng)計(jì)表達(dá)式:Y也;重要例子:P =(耶)側(cè)眄1喝4、熵,-讓應(yīng):-屈邙耐5、熵是混亂度的量度,混亂度愈大,熵愈大6、理想氣體的物態(tài)方程- -_ '7、經(jīng)典極限條件三種表述P1968、麥克斯韋速度分布率9、能量均分定理:
10、對(duì)于處在溫度為T的平衡狀態(tài)的經(jīng)典系統(tǒng),粒子能量中每一個(gè)平方項(xiàng)的平均值等于 kT/210、無法用經(jīng)典理論解釋的幾種情況:1、原子內(nèi)的電子對(duì)熱容量沒有貢獻(xiàn);2、氫氣在低溫下的性質(zhì)經(jīng)典理論;3、當(dāng)溫度趨近絕對(duì)零度時(shí),熱容量趨于零;4、在3K以上自由電子的熱容量與離 子振動(dòng)的熱容量相比可以忽略不計(jì);5、不能討論平衡輻射的總能 量和定容熱容量。11、雙原子理想氣體,平動(dòng)、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng) P21112、固體熱容量,高溫Cv=3Nk低溫Cv趨近0,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)復(fù) 合的不好,原因?yàn)椋河捎趷垡蛩固估碚撝凶髁诉^分簡化的假設(shè),3N個(gè)振子都有相同的頻率。第八章1、巨配分函數(shù)|內(nèi)能|廣義作用力::- In- 'm2
11、、玻色-愛因斯坦凝聚:在 TvTc時(shí)就有宏觀量級(jí)的粒子在能級(jí)F二:凝聚。Tc稱為凝聚溫度。凝聚在0的粒子集合稱為玻色凝聚體。凝聚體不但能量、動(dòng)量為零,由于凝聚體的微觀狀態(tài)完全確定,熵也為零。凝聚體中粒子的動(dòng)量既然為零,對(duì)壓強(qiáng)就沒有貢獻(xiàn)。3、金屬中的自由電子形成強(qiáng)簡并的費(fèi)米氣體4、溫度為T時(shí)處在能量為:的一個(gè)量子態(tài)上的平均電子數(shù)為f 二 1伽+ 15、 T=OK時(shí)電子分布:t - :廠- 0 意義是,在 T=OK時(shí),在:e <的每一個(gè)量子態(tài)上平均電子數(shù)為1,在.(0)的每一量子態(tài)上平均電子數(shù)為零。T>0K時(shí),金屬中自由電子分布:f>05£<|i|f=0.5e = |i|f<05 e>ji6、0K時(shí)電子氣體的內(nèi)能為! I C ;壓強(qiáng)為血廠二! 0第九章1、相空間:根據(jù)經(jīng)典力學(xué),系統(tǒng)在任一時(shí)刻的微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由f個(gè)廣義坐標(biāo)q1, q2qf及與其共軛的f個(gè)廣義動(dòng)量pl, p2pf 在該時(shí)刻的數(shù)值確定,以 ql, q2qf; pl, p2pf共2f個(gè)變量 為直角坐標(biāo)構(gòu)成一個(gè)2f維空間,稱為相空間2、如果隨著一個(gè)代表點(diǎn)沿正則方程所確定的軌道在相空間中運(yùn)動(dòng),其鄰域的代表點(diǎn)密度是不隨時(shí)間改變的常數(shù),稱為劉維爾定 律3、微正則分布表達(dá)式: 諾|gl側(cè)戚軸曲4、正則系綜:具有確定粒子數(shù) N
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