热力学与统计物理01.pptVIP

热力学与统计物理;Contents;导言; 热力学现象的一个主要特点是系统的; 宏观系统由大量微观粒子组成。系统的力学、电磁学运动有系统整体的运动（宏观变化和宏观相互作用），也有组成系统的微观粒子的力学、电磁学运动和粒子间的相互作用。 热力学性质是系统的宏观性质。从理论上讲，如果决定这种性质的仅为系统的另外的宏观性质，则它必是力学电磁学性质，而非其它。因此，作为系统的独立的规律，它必然要与系统的微观运动规律有关。而实验表明，温度本身就依赖于系统的微观粒子的运动的激烈程度。;微观粒子的运动无热现象; 两种研究方法存在着各自的优缺点，在实际研究中，需要互为补充，相辅相成。;微观粒子;第一章 热力学的基本规律;一、热力学系统;孤立系：与外界无能量交换，无物质交换， 是一个理想的极限概念。;例;3，系统自身的化学成分及物理状态;二、热力学系统的平衡态及其描述;此为统计平均的必然结果 。;（4）非孤立系统的“热平衡态”， 比如 ：“开系”、“闭系”;2，热力学平衡态的描述（又称“描述系统”）;（1）几何参量：长度、面积、体积、形变 （2）力学参量：力、压强、胁强 （3）电磁参量：电场强度、电极化强度、 磁场强度、磁化强度 （4）化学参量：如：各个组元的浓度、 各个相的物质的摩尔数、化学势;若研究问题不涉及电磁性质，又不考虑与化学成分有关性质。这时，只需体积V和压强p两个状态参量便可确定系统的状态。;3，宏观量与微观量;4，广延量与强度量;强度量：与质量数（或摩尔数）无关的参量， 如：气体压强、温度，液体表面张力， 物质的比热容量c，摩尔热容量cm;5，热力学量的单位;三、热平衡定律（热力学第零定律） 温度，理想气体温标;热平衡的可传递性;b. 透热导致热平衡;c. 热平衡的可传递性;如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡， 它们彼此也处在热平衡，此为“热平衡定律”。;3，温度;在四个独立的;同理;c.;关系式;温度计;4，理想气体温标，温度的定量测量; 实 验 发 现 ： 对理想气体，当其温度T = 273.16 K时,; 该理想气体在吸热升温过程中， (比如与被测物体的热接触过程中) 有以下规律：; 实验发现，对水银(汞柱)， 在外界压强 pout →0时， 比如，抽成真空， 水银体积与温度的关系为：;建立温度计与被测 系统的热平衡。 ;四、物态方程;例题: 设 x, y, z 为三个变量，其中任意两个是独立变量。 具有 f (x,y,z) = 0 形式。;消去两式中的dy得：;得：;压强系数;3，理想气体，理想气体系统的物态方程;下面根据玻意耳定律、阿佛伽德罗定律和理想气体温标，导出理想气体的物态方程。; 选择具有固定质量的理想气体经过一个等容过程和一个等温过程，由Ⅰ变到Ⅱ，其中;状态变化 ;在相同的温度和压力之下，相等体积所含各种气体的摩尔数相等。这称为阿伏伽德罗定律。;实验测得在冰点(T＝273.15K)和1atm下，理想气体的摩尔体积为 m3·mol-1 由此可得 ＝8.3145Jmol-1K-1 因此，对于1mol理想气体，物态方程为 n mol理想气体的物态方程则为 ;;;6，简单固体和液体的物态方程;则有：; 设：在室温范围内， 当T＝T0，p＝0时，;x;其中，系数 α、κT 可由实验测定。;S; 原子核具有内禀(本身固有)自旋磁矩， 但远远小于电子的总矩磁，可忽略不计。; 当原子结合成分子和固体时，多数情况下电子的磁矩将互相抵消，使分子中的总电子磁矩等于零而对外界不显示磁性(呈抗磁性)。;（3）顺磁性物质及其物态方程(居里定律)：;M：单位体积的磁矩， 称“磁化强度”，安·米-1;例题 P47 1.2 证明任何一种具有两个独立变量T、P的物质，其物态方程可由实验测得体胀系数α及等温压缩系数κT，根据下述积分求得:;讨论：对理想气体;例;的全微分;比较;五、准静态过程，热力学过程中的功; 一个热力学系统处于非平衡态时， 不能找到固定的状态参量来描述该系统，;2，准静态过程; 所以，准静态过程都对应p-V 图上的一条曲线，;准静态过程的判据（一个举例）：;