熱力學(xué)統(tǒng)計物理第三章課件

熱力學(xué)統(tǒng)計物理第三章課件BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTS熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第三定律統(tǒng)計物理基本概念理想氣體分子動理論BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)系統(tǒng)的定義與分類總結(jié)詞熱力學(xué)系統(tǒng)是指與周圍環(huán)境存在相互作用和相互影響的物質(zhì)系統(tǒng)。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，熱力學(xué)系統(tǒng)可以分為孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)等。孤立系統(tǒng)是指與外界既無物質(zhì)交換又無能量交換的系統(tǒng)；封閉系統(tǒng)是指與外界有能量交換但無物質(zhì)交換的系統(tǒng)；開放系統(tǒng)是指與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。詳細描述熱力學(xué)系統(tǒng)的定義與分類總結(jié)詞熱力學(xué)狀態(tài)與狀態(tài)變量詳細描述熱力學(xué)狀態(tài)是指熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)和宏觀狀況的描述，可以用狀態(tài)變量來描述。狀態(tài)變量是描述熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，如溫度、壓力、體積、熵等。狀態(tài)變量之間存在一定的關(guān)系，如熱力學(xué)基本方程、熵增加原理等。熱力學(xué)狀態(tài)與狀態(tài)變量總結(jié)詞熱力學(xué)過程與可逆過程詳細描述熱力學(xué)過程是指熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)變化的過程，可以分為等溫過程、等壓過程、等容過程等?？赡孢^程是指系統(tǒng)在過程中每一步都是可逆的，即過程中沒有能量耗散和物質(zhì)損失。可逆過程是一種理想化的過程，實際中很難實現(xiàn)，但在理論分析中常常被采用。熱力學(xué)過程與可逆過程BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)能是系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和，包括分子動能和分子勢能。熱力學(xué)能能量守恒定律在熱力學(xué)中的表現(xiàn)形式，即系統(tǒng)吸收或放出的熱量與系統(tǒng)內(nèi)能的變化量相等。熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)能與熱力學(xué)第一定律理想氣體是一種理想化模型，其分子之間無相互作用力，且分子體積和分子動能均可忽略不計。理想氣體的內(nèi)能僅與其溫度和分子個數(shù)有關(guān)，而與體積和壓強無關(guān)。理想氣體的熱力學(xué)能與內(nèi)能理想氣體的內(nèi)能理想氣體等容過程中氣體體積保持不變，因此氣體分子動能的變化僅與溫度有關(guān)。等容過程等壓過程等溫過程等壓過程中氣體壓力保持不變，因此氣體分子動能和勢能的變化均與溫度有關(guān)。等溫過程中氣體溫度保持不變，因此氣體分子動能和勢能的變化均與體積有關(guān)。030201理想氣體的等容、等壓、等溫過程BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03熱力學(xué)第二定律表述熱力學(xué)第二定律指出，不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功而不產(chǎn)生其他影響。意義熱力學(xué)第二定律是關(guān)于自然界的不可逆過程，即自發(fā)過程的方向性。它揭示了熱量傳遞和機械能轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律，限制了某些宏觀過程的自發(fā)方向，是熱力學(xué)的基本支柱之一。熱力學(xué)第二定律的表述與意義由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成的循環(huán)，是熱力學(xué)中最理想的循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)所有工作于同溫?zé)嵩春屯瑴乩湓吹牟豢赡鏌釞C，其效率都不可能超過可逆機?？ㄖZ定理卡諾循環(huán)與卡諾定理熵與熵增加原理熵表示系統(tǒng)混亂度或無序度的物理量，用于衡量系統(tǒng)能量分布的不均勻程度。熵增加原理在一個孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)總是向著熵增加的方向演化，即系統(tǒng)的熵永不減少，總是不斷增加或保持不變。BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04熱力學(xué)第三定律熱力學(xué)第三定律的表述與意義在絕對零度時，任何完美晶體的熵為零。熱力學(xué)第三定律的表述熱力學(xué)第三定律是熱力學(xué)的基本定律之一，它涉及到系統(tǒng)的最低能量狀態(tài)和熵的變化。該定律對于理解物質(zhì)在接近絕對零度時的性質(zhì)以及在極低溫度下的相變等現(xiàn)象具有重要的意義。意義VS絕對熵是系統(tǒng)在某一特定狀態(tài)下的熵，表示該狀態(tài)下系統(tǒng)混亂度的量度。熵變的計算熵變是指系統(tǒng)熵的變化量，可以通過系統(tǒng)的狀態(tài)變化來計算。在封閉系統(tǒng)中，熵變等于系統(tǒng)熵的變化加上傳入系統(tǒng)的熱量與系統(tǒng)溫度的比值。絕對熵絕對熵與熵變的計算熱力學(xué)溫標(biāo)是一種絕對溫標(biāo)，以絕對零度作為起始點。在熱力學(xué)溫標(biāo)下，溫度的數(shù)值與熱量和過程無關(guān)。溫度的測量可以通過各種溫度計和測量儀器來完成。在科學(xué)實驗和工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是一個非常重要的參數(shù)，對于控制和監(jiān)測各種過程至關(guān)重要。熱力學(xué)溫標(biāo)溫度的測量熱力學(xué)溫標(biāo)與溫度的測量BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05統(tǒng)計物理基本概念

分子運動論的基本觀點物質(zhì)由大量分子組成物質(zhì)是由數(shù)量極其龐大的分子所組成，這些分子在不停地做無規(guī)則的熱運動。分子之間存在相互作用分子之間存在相互作用力，這種力會影響分子的運動狀態(tài)。分子運動具有統(tǒng)計規(guī)律性大量分子的運動遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律，這種規(guī)律可以用概率論和統(tǒng)計學(xué)來描述。分子之間無相互作用在分子動理論中，假設(shè)分子之間不存在相互作用力，即分子之間是相互獨立的。分子運動是連續(xù)的分子被視為連續(xù)運動的質(zhì)點，它們的運動速度和位置都是連續(xù)變化的。分子是彈性小球分子被視為彈性小球，它們之間相互碰撞時遵循彈性碰撞的規(guī)律。分子運動論的基本假設(shè)03分子速度的統(tǒng)計漲落分子速度的大小和方向在不斷地發(fā)生變化，這種變化具有隨機性，稱為速度的漲落。01分子平均動能與溫度的關(guān)系分子平均動能與溫度成正比，溫度越高，分子平均動能越大。02分子平均動能的分布規(guī)律大量分子的平均動能分布遵循麥克斯韋分布律，即不同速度的分子所占的比例隨速度的增加而減小。分子運動論的基本內(nèi)容BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06理想氣體分子動理論表述理想氣體分子動理論是用微觀粒子（分子）的運動來描述氣體的宏觀性質(zhì)的理論。意義理想氣體分子動理論是熱力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)的基石，它為理解氣體性質(zhì)和行為提供了基礎(chǔ)框架。理想氣體分子動理論的表述與意義分子是微小的、剛性的、無質(zhì)量的點粒子。分子之間不存在相互作用力，或者說相互作用力可以忽略不計。分子在運動