热力学与统计物理.pptVIP

40学时课堂希望达到1：2自习遗憾没有实验 老师 任课：陈培锋 光学与电子信息学院光电工程系 pfchen0413@3位研究生助教老师 国内最早的高功率激光器 独创的多头激光毛化技术 老师的特点 “光电” “工程” 教材 《热学》,范宏昌编著,北京:科学出版社,2003,普通高等教育“十五”国家级规划教材 《统计热力学》,梁希侠,班士良编著,北京:科学出版社,2008,普通高等教育“十一五”国家级规划教材 热力学和统计物理的相互联系与区别？ 热力学和统计物理是否可以相互取代？ 是否可以通过求解所有大量粒子的运动方程来精确描述大量粒子组成的系统？ 组成宏观物体的大量微观粒子的一种永不停息的无规运动。 热力学还记得多少？热力学是一门什么样课？ 如果自由选择，有人选择本课程吗？ 与专业有关吗？与生活有关吗？ 选择本课程的原因？ 不选择本课程的原因？ 难不难？没意思有意思？不好玩好玩？ 人类知识传承的需要 与人类生活结合最紧密的物理 哲学、理论上的意义 熵—时间的方向等哲学问题的解释 非线性非平衡态复杂系统的进化 本专业的意义 人类进步的意义 学习热统的难 问题一、为什么理论物理会比较难学习 理论物理： 理论力学、电动力学、量子力学、热力学和统计物理 工程物理： 理论力学、材料力学、流体力学、塑性力学 理论物理对于工科专业的学习是必要的吗？ 理论物理学习抽象 上好课！争取学期末改变看法！ 热学教材的选择—可以不必考虑应试 讨论的教学方式 教材和需要的基础知识 热学 统计 需要哪些基础知识呢？ 理论力学（或至少牛顿力学） 概率论基础 量子力学 问题二、为什么光电子要学习热学 1、不论光子还是电子系统都是大量粒子系统 2、原子能级、能带的分布规律 3、光子的相位和方向的涨落分布—相干性 4、气体分子的频移 5、激光器本身是一个非平衡系统 太阳能电池 固体光源 氨分子微波激射器 最简单的传热问题与本专业的关系 大功率光电半导体器件的散热问题 高功率激光器的散热问题 热敏感光电器件的温度控制 夜视器件的温度控制 激光加工传热学研究 飞秒传热与飞秒加工 极低吸收率的测量 加热型太阳能器件的保温 横流CO2激光器散热 气体激光器放电 问题三、物理学与人类进步 物理学是研究物质运动最普遍、最基本规律的科学 17-19世纪，物理学经历了三次大综合，建立了牛顿力学、热力学和电磁理论 力学+热力学→工业革命 电磁理论→发电机、电动机、电报、电话 相对论+量子力学→航天、微电子、光电子、生物、信息技术 热学发展的动力 热学起源于人类对冷热现象的探索 中国战国时期提出五行学说，认为金木水火土是万事万物的根本。古希腊赫拉克利特提出：火水土气是自然界的四种独立元素。 热力学研究要求是统计物理最初的起源，热力学研究的动力则是来源于“动力”的追求 英国工业革命历程--纺织工业 1733年钟表匠凯伊发明飞梭，大大提高了织布效率。 1764年-1767年詹姆斯.哈格里夫斯发明珍妮纺纱机。 1768年凯伊又发明了水力纺纱机。 1779年克隆普敦结合两种纺纱机的优点发明了骡机(mule)，后改良成自动棉纺纱机。 1785年，牧师艾德蒙特.卡特莱特发明了动力织布机，并且在1791年建造了第一座动力织布机工厂，实现了纺织行业的机械化生产，纺织的动力依靠水力 1769年詹姆斯.瓦特根据前人的成果，成功发明了单向蒸汽机 1782年制造出双向蒸汽机。 1800年，英国拥有蒸汽机321台、5210匹马力 1825年猛增到15000台，375000马力。 英国工业革命历程--运输革新 1759年 - 1830年英格兰2200英里的运河。 1807年，美国人富尔敦发明了汽船 1811年英国开始仿制 1765年英国开始使用铁轨 1788年开始架设铁桥 1814年史蒂芬逊发明蒸汽机车 1825年于英国的第一条铁路上试车成功。 1844年，英国铁路已经长达2235英里。 动力的使用极大解放了对人力的依赖 从生产技术方面来说，工业革命使工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工劳动； 从社会关系来说，工业革命使依附于落后生产方式的自耕农阶级消失了，工业资产阶级和工业无产阶级形成和壮大起来 国家的强弱不再单纯依赖人力 中国的自耕农阶级？ 热力学与人类的命运 水力、木柴、煤、石油，人类能力的解放需要能源 能源的大量需求 带来的污染----京都议定书 粮食危机—75%与生物能源有关，1吨生物能源需要消耗600公斤化石能源 英国专家称人类只剩7年控制温室气体排放 水变油 激光约束（惯性约束）核聚变 学习物理理论的重要性----综合分析的能力-- 包菜 从地头的2分到零售的1.6元 农民、经销商、零售商都没有赚到钱 利润去了哪里？