热力学统计物理各章总结全解.doc

 第一章 与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统称为孤立系； 与外界没有物质交换，但有能量交换的系统称为闭系； 与外界既有物质交换，又有能量交换的系统称为开系； 平衡态的特点：1.系统的各种宏观性质都不随时间变化；2.热力学的平衡状态是一种动的平衡，常称为热动平衡；3.在平衡状态下，系统宏观物理量的数值仍会发生或大或小的涨落；4.对于非孤立系，可以把系统与外界合起来看做一个复合的孤立系统，根据孤立系统平衡状态的概念推断系统是否处在平衡状态。 参量分类：几何参量、力学参量、化学参量、电磁参量 温度：宏观上表征物体的冷热程度；微观上表示分子热运动的剧烈程度 第零定律：如果物体A和物体B各自与处在同一状态的物体C达到热平衡，若令A与B进行热接触，它们也将处在热平衡，这个经验事实称为热平衡定律 t=T-273.5 体胀系数、压强系数、等温压缩系数、三者关系 理想气体满足：玻意耳定律、焦耳定律、阿氏定律、道尔顿分压 准静态过程：进行得非常缓慢的过程，系统在过程汇总经历的每一个状态都可以看做平衡态。 广义功 热力学第一定律：系统在终态B和初态A的内能之差UB-UA等于在过程中外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和，热力学第一定律就是能量守恒定律. UB-UA=W+Q.能量守恒定律的表述：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在传递与转化中能量的数量保持不变。 等容过程的热容量；等压过程的热容量；状态函数H；P21 焦耳定律：气体的内能只是温度的函数，与体积无关。P23 理想气体准静态绝热过程的微分方程P24 卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程：等温膨胀过程、绝热膨胀过程、等温压缩过程、绝热压缩过程 热功转化效率 热力学第二定律：1、克氏表述-不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化；2、开氏表述-不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其它变化,第二类永动机不可能造成 如果一个过程发生后，不论用任何曲折复杂的方法都不可能把它留下的后果完全消除而使一切恢复原状，这过程称为不可逆过程 如果一个过程发生后，它所产生的影响可以完全消除而令一切恢复原状，则为可逆过程 卡诺定理：所有工作于两个一定温度之间的热机，以可逆机的效率为最高 卡诺定理推论：所有工作于两个一定温度之间的可逆热机，其效率相等 克劳修斯等式和不等式 热力学基本微分方程： 理想气体的熵P40 自由能：F=U-FS 吉布斯函数：G=F+pV=U-TS+pV 熵增加原理：经绝热过程后，系统的熵永不减少；孤立系的熵永不减少 等温等容条件下系统的自由能永不增加；等温等压条件下，系统的吉布斯函数永不增加。 第二章 三个基本热力学函数：物态方程、内能、熵 dU=TdS-pdV|dH=TdS+Vdp|dF=-SdT-pdV|dG=-SdT+Vdp 麦克斯韦关系: 熵的全微分表达式： 节流过程前后，气体的焓值相等;节流过程是一个不可逆过程; 焦汤系数；绝热膨胀过程温度与压强的关系 特性函数 热辐射描述，基本概念：黑体辐射；斯特藩波尔兹曼定律: 磁介质与电介质热力学，由磁介质与电介质功的表达式求各量间的关系，如压磁效应与磁致伸缩等 第三章 热平衡判据：S具极大值;F、G具有极小值；平衡的稳定性条件 开系的热力学基本方程:热力学基本方程+udn 单元系复相平衡条件及推导： 相图的理解：临界点、三相点；溶解曲线、汽化曲线、升华曲线； 两相平衡曲线，克拉珀龙方程：； 临界点的温度和压强满足方程: 在相变点两相的化学势连续，但化学势的一级偏导数存在突变，称之为一级相变。一级相变特征：在相变点两相的化学势相等，两相可以平衡共存。但是两相化学势的一级导数不等，转变时有潜热和体积突变。在相变点的两侧，化学势较低的相是稳定相，化学势较高的相可以作为亚稳态存在。 如果在相变点两相的化学势和化学势的一级偏导数连续，但化学势的二级偏导数存在突变，称为二级相变。二级相变特征：二级相变没有相变潜热和比体积突变，但是定压比热、定压膨胀系数和等温压缩系数存在突变。 化学势的n级偏导数存在突变，则称为n级相变。非一类相变统称为连续相变 爱伦费斯特方程： 朗道相变理论，序参量，对称性破缺，朗道理论中单轴铁磁体的自由能： 第六章 μ空间：为了形象地描述粒子的热力学运动状态，用q1，…，qr；p1，…，pr，共2r个变量为直角坐标，构成一个2r维空间，称为μ空间 自由粒子的量子态数： 自由粒子可能的状态数: 玻尔兹曼系统特点：粒子可以分辨，每一个体量子态能够容纳的粒子数不受限制 玻色系统特点：粒子不可分辨，每一个个体量子态所能容纳的粒子数不受限制。 费米系统特点：粒子不可分辨，每一个个体量子态最多能容纳一个粒子。 等概率原