大学物理第4章统计物理学基础.pptVIP

研究与温度有关的热现象的科学。

热力学统计物理学

对宏观的热现象进行观测，运用统计方法，建立宏观

用经验归纳法提出几条基量和大量粒子微观量的统

本规律，然后用逻辑的方计平均值之间的联系，然

法导出其他规律。后与实验进行比较。



玻尔兹曼麦克斯韦



4-1统计物理的基本概念

一、物质的微观模型

热力学系统（热力学研究的对象）：

大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观体系。

外界：热力学系统以外的物体。

微观粒子体系的基本特征

(1)分子(或原子)非常小。109m~1010m

23

(2)热力学系统所包含的微观粒子数非常巨大.NA~10



(3)分子之间存在相互作用力--分子力。



rr0为斥力且r增加时f急剧增加

rr为平衡态，f=0

f0

为吸引力且增加时先增再减少

rr0rf

r0rmr注意:d可视为分子力程；数

d量级在10-10--10-8m数量级，可

看为分子直径（有效直径）。

分子力是电性力，远大于万有引力。

d(4)分子或原子都以不同的速率不停地运动。



二、系统状态的描写

宏观量——状态参量

描写热力学系统宏观状态的参量。

如压强p、体积V、温度T等。

微观量

描述系统内个别微观粒子特征和运动状态的物理

量。如分子的质量、直径、速度、动量、能量等。

微观量与宏观量有一定的内在联系。



平衡态:在无外界的影响下，系统的宏观性质不随

时间改变的稳定状态。

设一容器，用隔板将其隔开当

隔板右移时，分子向右边扩散

在这过程中，各点密度、温度等均不相同，这就是

非平衡态。但随着时间的推移，各处的密度、压强

等都达到了均匀，无外界影响，状态保持不变，就

是平衡态。



说明：

•平衡态是一种热动平衡

处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因

为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏

观量不随时间改变。

例如：粒子数假想把箱子分成两相同体积的部

分，达到平衡时，两侧粒子有的

穿越界线，但两侧粒子数相同。

•平衡态是一种理想状态



状态方程

当系统处于平衡态时，三个状态参量存在一定的

函数关系：

f(p,V,T)0物态方程

(状态方程)

m

理想气体pVRTp

MI(p1,V1,T1)



m—气体质量

M—气体摩尔质量



II(p,V,T)

R普适气体常量222

o

8.31J/mol