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[理学]第1章 热力学概念简介
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
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