大學(xué)物理：第二篇 熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理初步

1、范德瓦爾斯范德瓦爾斯 (Johannes Diderik van der Waals) 1837-1923 ，荷蘭物理學(xué)家，因，荷蘭物理學(xué)家，因氣體和液體狀態(tài)方程氣體和液體狀態(tài)方程方面的貢方面的貢 獻(xiàn)獲獻(xiàn)獲 1910 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)普朗克普朗克 (Max Planck) 1858-1947，德國(guó)物理學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)，德國(guó)物理學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)能量子能量子獲獲1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)能斯托能斯托 (W.H.Walther Hermann Nernst) 1864-1941，德國(guó)物理化學(xué)家，因，德國(guó)物理化學(xué)家，因熱化學(xué)、熵基準(zhǔn)熱化學(xué)、熵基準(zhǔn)方面的貢獻(xiàn)獲方面的貢獻(xiàn)獲1920 年諾

2、貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)昂薩格昂薩格 (L.Lars Onsager) 1903-1976，美國(guó)物理化學(xué)家，因，美國(guó)物理化學(xué)家，因不可逆過(guò)程熱力學(xué)理論不可逆過(guò)程熱力學(xué)理論獲獲1968諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)普里戈金普里戈金 (I.llyaPrigogine ) 1917-2003，比利時(shí)物理化學(xué)家，因，比利時(shí)物理化學(xué)家，因熱力學(xué)耗散結(jié)構(gòu)理論熱力學(xué)耗散結(jié)構(gòu)理論獲獲1977年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1 熱學(xué)的研究對(duì)象熱學(xué)的研究對(duì)象研究熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其對(duì)物質(zhì)宏觀性質(zhì)的影響研究熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其對(duì)物質(zhì)宏觀性質(zhì)的影響研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)與其它運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)與其它運(yùn)動(dòng)形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律2

3、研究方法研究方法(1) 統(tǒng)計(jì)物理研究方法統(tǒng)計(jì)物理研究方法方法方法：從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，依據(jù)每個(gè)粒子所遵循的力學(xué)規(guī)律，用統(tǒng)計(jì)：從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，依據(jù)每個(gè)粒子所遵循的力學(xué)規(guī)律，用統(tǒng)計(jì) 的方法研究宏觀物體的熱力學(xué)性質(zhì)的方法研究宏觀物體的熱力學(xué)性質(zhì)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：深入熱現(xiàn)象的本質(zhì)對(duì)其作出理論解釋，能夠解釋決定宏觀物理量的：深入熱現(xiàn)象的本質(zhì)對(duì)其作出理論解釋，能夠解釋決定宏觀物理量的 微觀決定因素，物理過(guò)程與物理意義清晰微觀決定因素，物理過(guò)程與物理意義清晰缺點(diǎn)缺點(diǎn)：因理想模型近似，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定誤差：因理想模型近似，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定誤差(2) 熱力學(xué)研究方法熱力學(xué)研究方法方法方法：由觀察和實(shí)驗(yàn)總結(jié)出熱力

4、學(xué)定律；用嚴(yán)密的邏輯推理方法研究宏：由觀察和實(shí)驗(yàn)總結(jié)出熱力學(xué)定律；用嚴(yán)密的邏輯推理方法研究宏 觀物體的熱力學(xué)性質(zhì)觀物體的熱力學(xué)性質(zhì)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：熱力學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)給出可靠的結(jié)果，可用來(lái)驗(yàn)證微觀理論的正確性：熱力學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)給出可靠的結(jié)果，可用來(lái)驗(yàn)證微觀理論的正確性缺點(diǎn)缺點(diǎn)：常帶有經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，不能從本質(zhì)上闡述熱現(xiàn)象的深刻含義：常帶有經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，不能從本質(zhì)上闡述熱現(xiàn)象的深刻含義 以及宏觀測(cè)量對(duì)微觀測(cè)量的依賴關(guān)系以及宏觀測(cè)量對(duì)微觀測(cè)量的依賴關(guān)系章序章序1 熱現(xiàn)象的微觀實(shí)質(zhì)熱現(xiàn)象的微觀實(shí)質(zhì)氣體動(dòng)理論的基本觀念氣體動(dòng)理論的基本觀念 7.1 氣體動(dòng)理論的基本觀念氣體動(dòng)理論的基本觀念2描述熱學(xué)系統(tǒng)的微觀、

5、宏觀參量與理想統(tǒng)計(jì)模型描述熱學(xué)系統(tǒng)的微觀、宏觀參量與理想統(tǒng)計(jì)模型 7.2 平衡態(tài)、描述熱力學(xué)系統(tǒng)的參量與理想統(tǒng)計(jì)模型平衡態(tài)、描述熱力學(xué)系統(tǒng)的參量與理想統(tǒng)計(jì)模型3建立熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)理論建立熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)理論 7.3 平衡態(tài)下理想氣體壓強(qiáng)、溫度的微觀本質(zhì)平衡態(tài)下理想氣體壓強(qiáng)、溫度的微觀本質(zhì) 7.4 能均分定理能均分定理 7.5 麥克斯維速度與速率分布麥克斯維速度與速率分布 7.6 玻爾茲曼分布玻爾茲曼分布4熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)理論的初步應(yīng)用熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)理論的初步應(yīng)用1 氣體動(dòng)理論的基本觀念氣體動(dòng)理論的基本觀念(1) 物質(zhì)是由大量分子組成物質(zhì)是由大量分子組成： 原子、分子線度數(shù)量級(jí)原子、分子線度數(shù)量級(jí)10-10 m(2

6、) 分子在不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)分子在不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)：微觀粒子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)遵守統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律：微觀粒子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)遵守統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律(3) 分子之間存在相互作用力分子之間存在相互作用力砷化鎵表面砷原子的排列砷化鎵表面砷原子的排列分子相互作用的四參數(shù)方程分子相互作用的四參數(shù)方程tsrrf ts, 為正參數(shù)數(shù)，因不同材料而不同為正參數(shù)數(shù)，因不同材料而不同分子間相互作用力和分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)以某種物態(tài)存在的兩個(gè)分子間相互作用力和分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)以某種物態(tài)存在的兩個(gè)相互對(duì)立、相互制約因素相互對(duì)立、相互制約因素課外閱讀文獻(xiàn)課外閱讀文獻(xiàn)(1). Sun Jiuxun，Yang Hongchun. Quantum corrected cell model for an anharmonic generalized Lennard-Jones solid Journal of physics and Chemistry of solids，2002.6(2). 孫久勛孫久勛嚴(yán)格可解四參數(shù)雙原子分子勢(shì)函數(shù)嚴(yán)格可解四參數(shù)雙原子分子勢(shì)函數(shù). 物理學(xué)報(bào)物理學(xué)報(bào) Vol.48，No.112熱現(xiàn)象的微觀實(shí)質(zhì)