[理学]第1章 热力学概念简介.ppt

材料物理基础 第一章 热力学概念简介第1节 热力学第0定律，温度 一：热力学系统：大量微观粒子的集合构成热力学系统，简称系统。与系统相互作用的其他物体称为外界。 第2节 热力学第1定律 一，能量转化和守恒定律(热力学第1定律) 二，功的表达式： 三：热量的表示式： 第3节 热力学第2定律，熵 一：热力学第2定律简述： 三：热力学基本方程：（表示dU的微分式） 第4节 热力学函数，特性函数 一：热力学函数： 三：特性函数： 四：其他简单系统的情形： 例题： 第5节 麦克斯韦关系及其应用 一：麦氏关系： 第6节 磁介质的热力学性质 一：简单系统的磁介质：（忽略体积变化） 第7节 热力学第3定律 一：绝热去磁降温： 第8节 开放系统 化学势 一：开系的热力学基本方程： 状态方程：f(H,M,T)=0 居里定律：（对于某些顺磁固体） 二：热力学性质： 磁化功： 对PVT系统的公式进行代换，即可得到磁介质的相应公式： 麦氏关系： TdS方程（T,H为独立变量） 内能方程（T,M为独立变量）： 三：复杂磁介质系统： 某些问题中，磁介质的体积变化不可忽略。状态方程为： 功： 内能： T,H为独立变量的TdS方程： 对于顺磁物质，磁场不变时总磁矩M随温度升高而减少，即： 绝热去磁过程： 绝热减少总磁矩M（减弱磁场），可以使温度降低。 二：降温过程和热力学第3定律： 总结：多次降温过程的特点是，温度T越小，降温幅度越小，而接近0K时，几乎很难再通过上述方法降温。 热力学第3定律：不能用有限的手续使系统的温度达到绝对零度。 另一表达：系统的熵在等温过程中的改变随绝对温度趋于0而趋于0。——该表述也叫做 能斯脱（Nernst）定理。 三：绝对熵： 系统在0K时，熵是固定值，与状态参量无关，对一切物质都相同。普朗克建议该时熵选为0。则熵的表达式中可以不含有任意常数——称为绝对熵。 * * 0，大学物理基础 1，热力学和统计物理 2，量子力学基础 3，固体物理简介 0，大学物理基础 1，热力学和统计物理： 热力学概念回顾：回顾和熟悉课程学习中所需要用到热力学有关概念，提供描述宏观世界的方法。 统计物理：大量粒子与确定的宏观性质之间的联系，微观世界与宏观世界的联系。 参考教材：《材料物理基础》，恽正中等编，电子科技大学出版社；《热力学·统计物理》汪志诚 高等教育出版社 2，量子力学基础 介绍微观世界与宏观世界的异同。 参考教材：《材料物理基础》，恽正中等编，电子科技大学出版社；《量子力学教程》，周世勋，高等教育出版社；《量子与统计力学基础》，许纯桂等编，清华大学出版社。 3，固体物理简介 参考教材：《固体物理学》，陈长乐编，西北工业大学出版社；《固体物理学》黄昆原著，韩汝琦改编，高等教育出版社。 两种统计方法： 1，最可几分布 经典：玻耳兹曼分布 量子： （1）费米分布 （2）玻色分布 2，系综分布 内容： 1，平衡态理论——主要介绍内容 2，非平衡态理论——不涉及 3，涨落理论——不涉及 考核方式（仅参考）： （30%）+闭卷考试（70%） 考试题型（仅参考）： 1，选择题，10题，20%。其中统计量子4题，固体6题。 2，简答题，6题，30%。其中统计量子3题，固体3题。 3，计算、证明、论述题，3—4题，50%。其中统计量子1—2题，固体2题。 4，附加题，统计量子1题，10分；固体物理1题，20分。 系统的分类 与外界的联系： 孤立系：与外界无作用。无N（粒子数）,E（能量）的交换； 闭合系：无N，有E； 开放系：有N,E的交换。 化学组元情况： 单元系：一种化学组元：纯O2, H2O, 等； 多元系：空气，盐水，合金，等。 系统是否均匀： 单相系（均匀系）； 多相系（复相系）：水和水蒸气——单元二相系。 主要模型：对简单系统而言，常用的有PVT系统和XYT系统。 例：理想气体：压强P,体积V和温度T。 磁介质：磁场强度H，总磁矩M和温度T。 二：热力学第0定律，温度 平衡态：孤立系统经过足够长的时间后，各种宏观量不再改变，称为平衡态。 第0定律：A与B,C分别单独达到平衡态，则B与C一定达到平衡态。 经验上说，B与C具有了相同的温度，或，是温度达到了平衡。 概念：温度 T=T(X,Y) ——对于简单系统。 温标：对温度的定量描述，热力学中常用的有两种温标：开耳文温标（又叫绝对热力学温标）和理