文档介绍：统计热力学
孙玉恒
重庆交通大学土木建筑学院
11/11/2017
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第一章统计热力学基础
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统计热力学与热力学
热力学以宏观系统为研究对象,以三个热力学定律和大量实验事实(实验方法是量热学)为基础,采用唯象的处理方法,讨论体系的宏观性质及变化规律。
研究内容不涉及组成该体系的粒子的微观结构与运动形态。
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第一定律是: Life sucks 因为能量守恒, 所以不可能无中生有, 不劳而获;
热力学三大定律
领悟生活真谛
第二定律是: It‘s getting worse. 宇宙的混乱度不断增加, 功不断地被转换成混乱度;
第三定律是 You are gonna die 由于绝对温度大于零, 宇宙间的总混乱度不度增加, 终究有一天会朝向灭亡 。
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热力学认为,物质是连续的,所以它能应用微分与积分的数学方法,利用连续的热力学函数,如热力学能、焓、熵等描述系统的状态与状态变化。
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根据现代量子理论,热力学的这个假设是错误的。但是,为什么由一个错误的假设得出的结果能够在很大程度上与实验相符?这主要是由于热力学系统由大量的微粒组成,大量微粒运动的统计平均结果与热力学的结果一致。
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如何由粒子的微观性质,如(分子量、原子量、分子形状)推测大量粒子构成的宏观系统的热力学性质?
这就是统计热力学研究的内容。
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统计热力学从系统内部粒子的微观运动性质及结构数据出发,以粒子普遍遵循的力学定律为基础,用统计的方法直接推求大量粒子运动的统计平均结果,以得出系统各种宏观性质的具体数值。
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统计热力学有两个基本出发点:
一是:宏观物质由大量的粒子构成;
二是:热现象是大量粒子运动的整体表现。
粒子:泛指分子、离子、电子、光子等微观粒子。
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宏观物质具有温度,不同温度的物质间有热传递与温度有关的宏观现象——热现象;
微观粒子没有温度的概念,粒子通过相互碰撞实现能量传递,这是一种力学现象。
宏观物质与微观粒子的本质差别:有无温度
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