理想气体 - 北京大学.pptx

平衡态统计物理;学分和周学时: 4学分 每周星期1的7,8节; 星期4的3,4节。 教室： 理教410 期末考试时间：2017， 6月19日 周1下午 课件下载：/pub/lidp/ （第二周设置好）;参考书: 王竹溪, 统计物理学导论 2. Greiner, Neise, Stocker, Thermodynamics and Statistical Mechanics 3. Landau, Lifshitz, Statistical Physics, Part 1 4. K. Huang, Statistical mechanics. New York: Wiley,(1987) 5. M. Plischke and B. Bergersen, Equilibrium Statistical Physics 6. A History of Thermodynamics, Ingo Müller, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2007) 7.Statistical physics of particles, Kardar, Cambridge University Press (2007);科普读物： Short History of Heat, J.B. Fenn 边缘奇迹：相变和临界现象, 于渌，郝柏林，陈晓松 ;课程内容 见文件，可下载;统计物理和现代物理研究 凝聚态物理是当今物理的一个最主要的方向。其生命力是在不断发现的新物态，新材料，及其相关的新的物理现象。历史上， 是新的观测到的物理现象推动了物理学的发展。如果一个物理学分支，没有新实验发现，这个学科就得不到任何发展。没有纯理论的物理学科（如果理论完全脱离实验论证）。 ? 研究凝聚态物理的主要工具之一是统计物理， 用来研究大量粒子在相关外界条件下（比如一定温度，外场）， 系统所处在的状态（比如超导，固态，液态，量子液态，拓扑绝缘，拓扑超导状态等等），和相关物理特性 （其导电性能，热传导等等）. ? 大学的统计物理课程是量子统计物理（或称为量子多体理论）的先修课程。学好这门课程将为你们进入相关研究生课程打好扎实的基础。 ??;课程进度: 热力学部分 第一至第四周: 简要复习热力学的基本定律、相变热力学、多元系的热力学. 渐进引入平衡态统计的基本概念,方法. ?;系综理论及其在量子理想气体的应用 第五至第八周: 讲授平衡态物理的基本概念和基本方法.介绍统计的系综理论(微正则系综、正则系综、巨正则系综). 讲授理想量子气体的概念(理想波色气体, 波色-爱因斯坦凝聚,光子气体,声子气体,理想费米气体);相变的平均场理论 第十三周到第十六周: 经典自旋模型的相变理论 (临界现象概述,Ising模型的平均场???论, 临界点附近的涨落与关联);热力学统计物理历史回顾;汤姆逊(Benjamin Thompson, 1753-1814， 又称拉姆福德伯爵 (Count Rumford), 美裔英国人) 发现热-功转换，热是能量的一种形式(1798);迈尔 (Julius Robert Mayer, 1814-1878，荷兰)能量守恒和转化定律（1842）;威廉·汤姆生 (开尔文爵士，William Thomson (Lord Kelvin)，1824-1907，英国) 开尔文温标（1848），发现绝对零度(1851) 。;克劳修斯 (Rudolf Clausius, 1822-88，德国)提出热力学第二定律(1850), 首次引入平均自由程概念（1858），首次定义“热温熵”(1865)。;玻尔兹曼 (Ludwig Boltzmann, 1844-1906，奥地利)统计力学奠基人。提出“各态遍历”原理(1871)，给出熵的微观状态方程(玻尔兹曼方程) (1877).;能斯特(Walther Nernst, 1864-1941，德国)提出热力学第三定律(1906).;Onsager (1903-1976,挪威)1944 得到二维易欣模型的精确解.;平衡态统计物理简介 ? ?热力学和统计物理是研究热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响. ? ?热力学是热运动的宏观理论, 不能给出具体物质的具体物性,和不能解释涨落现象. ? ?宏观物质系统是由大量微观粒子组成. 物质的宏观性质是大量微观粒子运动的集体表现. ? ?统计物理是描述热运动(量子统计包括量子涨落)的微观理论. 宏观物理量是微观量的统计平均.统计物理是从微观模型出发,用来得到具体物质的具体宏观物性的理论.;第一章热力学基本规律和原理 ? 一热力学基本概念 热力名词: 热力学系统--- 宏观系统,由大量微观粒子组成.虽然粒子数目巨大,但它在热力学平衡态可以用几个参量来