热力学与统计物理---热力学的基本规律.ppt

热力学·:由大数微观粒子组成;无规则运动——热运动,决定热现象(物性和物态)。研究方法宏观唯象理论——热力学微观本质理论——统计物理导言热力学以可测宏观物理量描述系统状态;气体:压强、体积和温度实验现象热力学基本定律宏观物性,结论可靠普适;结合实验才能得到具体物性;物质看成连续体系,不能解释宏观物理量涨落。统计物理从微观结构出发,深入热运动本质,认为宏观物性是大量微观粒子运动性质的集体表现;微观粒子力学量宏观物理量热力学基本定律归结为一条基本统计原理,阐明其统计意义,可解释涨落;借助微观模型,近似导出具体物性。第一章热力学的基本规律热力学基本概念热力学第一定律热力学第二定律熵和熵增加原理热力学基本方程系统孤立封闭开放物质交换无无有能量交换无有有§(弛豫时间)后必定自发到达的状态,宏观性质不随时间改变。热动平衡——一切宏观流动停止,热运动未停止,只是平均效果不变。涨落——宏观物理量围绕平均值的微小起伏,在热力学中忽略。非孤立系平衡态:系统+外界=孤立系统系统的稳恒态不一定是平衡态。状态参量平衡态系统具有确定的宏观物理量,这些量不全部独立。可任意选取一组独立宏观量确定平衡态。态函数表示为状态参量函数的其他宏观量。气体:压强和体积可独立改变,为状态参量。平衡态对应图上的一点。温度与物态方程温度物体的冷热程度,微观上反映热运动的剧烈程度。温度决定于系统内部热运动状态,是态函数。温度概念的建立基于热力学第零(热平衡)定律。理想气体物态方程给出温度与状态参量间函数关系的方程,由实验测定。气体可任选其中之二为状态参量,第三个作为态函数。准静态过程过程热力学状态变化的经历。实际过程必定经历非平衡态。准静态过程无限缓慢进行的理想过程,经历的每个状态可视为平衡态。气体的缓慢膨胀和压缩,表示为图上的过程曲线。功系统与外界交换能量的宏观方式,通过机械作用或电磁作用实现。准静态过程的体胀功:系统对外界功是过程量,不是态函数增量。热系统与外界交换能量的微观方式,通过粒子间的相互作用实现,必须存在温度差。