統(tǒng)計(jì)力學(xué)基本原理課件

第五章統(tǒng)計(jì)力學(xué)基本原理i要向容近獨(dú)立粒子體系的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性近獨(dú)立粒子體系的熱力學(xué)性質(zhì)近獨(dú)立非定域分子的配分函數(shù)理翹氣體體系的統(tǒng)計(jì)規(guī)律熱力學(xué)定律的統(tǒng)計(jì)力學(xué)解釋§5-1引言統(tǒng)計(jì)力學(xué)是聯(lián)系物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)之間的橋梁。聯(lián)系媒介:配分函數(shù)(分子配分函數(shù)或體系配分函數(shù))配分函數(shù)與物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)有關(guān),又與宏觀性質(zhì)溫度有關(guān)?！?-1引言一、目的從單個(gè)分子的性質(zhì)統(tǒng)計(jì)力學(xué)體系的宏觀性質(zhì)位置:x;y,z溫度:T動(dòng)量:Px,Pypn壓力:P質(zhì)量:m2統(tǒng)計(jì)力學(xué)質(zhì)量:m動(dòng)、位能:E,V熱力學(xué)函數(shù):轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:IUA.SAG振動(dòng)頻率:v2平衡常數(shù):K速率常數(shù):k§5-1引言二、研究對(duì)象:宏觀物體經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)研究熱力學(xué)平衡態(tài)的宏觀體系平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究熱力學(xué)非平衡態(tài)的宏觀體系非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)、研究方法:微觀方法對(duì)分子的微觀量求統(tǒng)計(jì)平均值四、某些名詞、術(shù)語1.粒子:微觀粒子(分子、原子、電子、質(zhì)子、光子等)§5-1引言封閉體系)熱力學(xué)敞開體系2.體系的分類孤立體系(2)統(tǒng)計(jì)力學(xué)分類①按粒子間有無相互作用分類近獨(dú)立粒子體系:理想氣體、理想晶體相依粒子體系:實(shí)際氣體、實(shí)際晶體②按粒子運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分類定域粒子體系(可別粒子體系):晶體、固體非定域粒子體系(等同粒子體系):氣體§5-2預(yù)備知識(shí)2-1體系微觀狀態(tài)的描述經(jīng)典力學(xué)的描述方法經(jīng)典力學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)粒子:x,y,z9r,qv,926維空間V.V.vP,P,P:∫子相宇(中空間3N個(gè)q體系:N個(gè)粒子6N維空間3N個(gè)Pp「大相宇(空間)相:運(yùn)動(dòng)狀態(tài);宇:空間自由度:確定一個(gè)質(zhì)點(diǎn)或一個(gè)體系在空間的位置所必須給出的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目§5-2預(yù)備知識(shí)量子力學(xué)的描述方法粒子:波函數(shù)v,能量,簡并度g體系:一套分布例:100N個(gè)粒子體系能級(jí)簡并度:081828某一時(shí)刻112131480N1ON5N2N3N另一時(shí)刻/nh112731l490N5N3N2N0s5-2預(yù)備知識(shí)體系的N個(gè)粒子的每一種可區(qū)別的分布方式,表示體系在這一時(shí)刻的一個(gè)微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。、相空間與量子狀態(tài)之間的關(guān)系粒子:子相宇中的點(diǎn)→體積元h324AP·△q1=h△P·Agn=hB212△P·△q2=h體系:大相宇中的點(diǎn)→體積元h3Nh-Planck常數(shù)§5-2預(yù)備知識(shí)22分子運(yùn)動(dòng)形式和能級(jí)表達(dá)式分子的運(yùn)動(dòng)形式平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、電子運(yùn)動(dòng)、核運(yùn)動(dòng)分子的波函數(shù)pvryyy‘分子的能量:E=E1+E+E+E+E分子的簡并度:8=g·8r·8·8e·8n子的能級(jí)表達(dá)式三維平動(dòng)子、剛性轉(zhuǎn)子、諧振子§5-2預(yù)備知識(shí)1.三維平動(dòng)子的平動(dòng)能ytsin