二均匀物质的热力学性质热力学统计物理.pptVIP

热统 讨论： （1）因 都大于零，所以 。这说明在绝热条件下减小磁场时，将引起顺磁介质的温度下降，这称为绝热去磁致冷效应。 （2）由统计物理学可知，在降温效果下，固体的热容量 ，从而有 。可见，温度愈低，降温效果愈好。 （3）只要顺磁介质在极低温下仍然维持在顺磁状态，就可以利用此法降温。绝热去磁致冷是目前获得低温的有效方法之一，用这种方法已获得了 的低温。 由范德瓦耳斯方程（1摩尔） 例二 求范氏气体的内能和熵 得: 带入: CV只是T的函数 P62 例三（自己看） 定义：在适当选取独立变量的条件下，只要知道一个热力学函数，就可以求得其余全部热力学函数，从而把均匀系统的平衡性质完全确定，这个函数称为特性函数。 其余参量 函数 独立参量 例如 §2. 5 特性函数 即，已知函数 的具体表达式，可以通过微分求出其它热力学函数和参量。称 是 为参量的特性函数。 同理，由 ， 和 ，知 称 是 为参量的特性函数 称 是 为参量的特性函数 称 是 为参量的特性函数 吉布斯-亥姆霍兹方程 例1： 证明，以 P 和 H 为状态参量，特性函数为 S时，有 证： 由 S=S(P,H),全微分得 已知热力学函数 得到 对比得: 物态方程 A 例2：求表面系统的热力学函数 全微分： 对比得： 第二项积分得： 由热力学基本方程： 选取函数关系： 系统内能为： T 电 磁 波 热辐射：任何一个具有一定温度的物体都会以电磁波的形式向外辐射能量，这称为热辐射。这是热现象（与温度有关），区别于交变电流（偶极子）发射电磁波的电现象。（与温度无关） 1. 概念定义 我们可以利用热力学理论描述热辐射。 §2. 6 热辐射的热力学理论 辐射场：在辐射体周围空间中充满着辐射能，称为辐射场。 平衡辐射：若某物体在单位时间内向外辐射的能量恰好等于它所 吸收的外来辐射能，则称为平衡辐射。它包含各种频率沿各个方向传播的电磁波。 2.空腔辐射 T V 封闭容积 V 中，器壁保持恒温，容器内将形成稳定的电磁辐射，即平衡辐射，该系统可看成热力学系统。 a. 平衡态内能密度 空腔辐射的内能密度u及内能密度按频率的分布只取决于温度，与空腔的其他特性（形状、体积和材质）无关。 证明：左右容器材质、形状和大小不同，温度相同。 假想实验：滤光片透光 内能: 在ω到ω+dω范围内，如果能量密度在两空腔不相等，能量将从内能密度高的部分流向内能密度低的部分。自发产生温差，制冷系数无穷大，违背热力学第二定律。所以内能密度及分布与形状体积无关。 只能通过频率为ω — ω+dω的电磁波。 b. 物态方程 3. 热力学性质 a. 内能 p： 辐射压强，在辐射场中单位面积上所受到的辐射作用力。 u：辐射能量密度。温度为T时平衡辐射场中单位体积内的能量（包括一切频率） 电磁理论和统计物理理论均可证明。P239：8.4.16式。 （2.2.7式） 上式积分得： 为积分常数 C. 吉布斯函数 可逆绝热过程:dS=0 常数 b. 熵 上页得到： 其中积分常数 上式积分得： 4. 辐射通量密度 平衡状态下，单位时间内通过单位面积，向一侧辐射的总辐射能量称为辐射通量密度。 （其中，c 为光速，u 为辐射能量密度） 可以证明： 由图2-4的右图可见，在d t 时间内，一束电磁辐射通过面积d A的辐射能量为： 考虑各个传播方向（见图2-4左图），可以得到投射到dA一侧的总辐射能为： 积分可得： 证明： 斯忒藩－玻耳兹曼定律 斯忒藩常数 5. 黑体辐射 A. 绝对黑体 吸收因数等于1即完全吸收的物体称为绝对黑体 : 单位时间内投射到物体的单位面积上，圆频率在dω范围 的辐射能量. : 物体对频率在ω附近的辐射能量的吸收因数，被吸收的百分比. eωdω : 单位时间内从物体的单位面积发射频率在dω范围的辐射能量. eω ： 物体对频率在ω附近的电磁波的面辐射