第三篇热物理学与非线性现象 牛顿力学:质点和质点组的机械运动 热学:微观粒子组成的宏观物体的热运动 绪论 热学:研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影 响,以及与物质其他运动形态之间的转化规律。 所谓热运动即组成宏观物体的大量微观粒子的一种 永不停息的无规运动。 按照研究方法的不同,热学可分为两门学科 热力学和统计物理学。 它们从不同角度研究热运动,二者相辅相成,彼此联 系又豆相补充。 20:37:42
20:37:42 2 第三篇 热物理学与非线性现象 牛顿力学: 质点和质点组的机械运动 热 学: 微观粒子组成的宏观物体的热运动 • 热学：研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影 响，以及与物质其他运动形态之间的转化规律。 所谓热运动即组成宏观物体的大量微观粒子的一种 永不停息的无规运动。 绪 论 • 按照研究方法的不同，热学可分为两门学科: 热力学和统计物理学。 它们从不同角度研究热运动，二者相辅相成，彼此联 系又互相补充
热力学是研究物质热运动的宏观理论。从基本实验定 律出发,通过逻辑推理和数学演绎,找出物质各种宏观性质的 关系,得出宏观过程进行的方向及过程的性质等方面的结论。 具有高度的普适性与可靠性。但因不涉及物质的微观结构,而 将物质视为连续体,故不能解释物质宏观性质的涨落。 统计物理学是研究物质热运动的微观理论。从物质由 大量微观粒子组成这一基本事实出发,运用统计方法,把物 质的宏观性质作为大量微观粒子热运动的统计平均结果,找 出宏观量与微观量的关系,进而解释物质的宏观性质。 在对物质微观模型进行简化假设后,应用统计物理可求出具体 物质的特性;还可应用到比热力学更为广阔的领城,如解释 涨落现象。 本章热力学:热力学三定律熵的概念 重点:统计原理:玻耳兹曼方程分布函数 预计学时:10学时 20:37:42
20:37:42 3 • 热力学是研究物质热运动的宏观理论。从基本实验定 律出发，通过逻辑推理和数学演绎，找出物质各种宏观性质的 关系，得出宏观过程进行的方向及过程的性质等方面的结论。 具有高度的普适性与可靠性。但因不涉及物质的微观结构，而 将物质视为连续体，故不能解释物质宏观性质的涨落。 • 统计物理学是研究物质热运动的微观理论。从物质由 大量微观粒子组成这一基本事实出发，运用统计方法，把物 质的宏观性质作为大量微观粒子热运动的统计平均结果，找 出宏观量与微观量的关系，进而解释物质的宏观性质。 在对物质微观模型进行简化假设后，应用统计物理可求出具体 物质的特性；还可应用到比热力学更为广阔的领域，如解释 涨落现象。 热 力 学: 热力学三定律 熵的概念 统计原理: 玻耳兹曼方程 分布函数 本章 重点: 预计学时: 10学时
第一节温度与热力学第一定律 热力学概念 1.系统与外界 热力学系统(简称系统):在给定范围内,由大量微 观粒子所组成的宏观客体。 系统的外界(简称外界):能够与所研究的热力学系统 发生相互作用的其它物体。 孤立系统 封闭系统 开放系统 N绝热系统 Swwwwwwwww 20:37:42
20:37:42 4 第一节 温度与热力学第一定律 一、热力学概念 1. 系统与外界 孤立系统 封闭系统 开放系统 绝热系统 系统的外界（简称外界）：能够与所研究的热力学系统 发生相互作用的其它物体。 热力学系统（简称系统）：在给定范围内，由大量微 观粒子所组成的宏观客体
2、熟力学平衡态 个系统在不受外界影响的条件下,如果它的宏观性质 不再随时间变化,我们就说该系统处于热力学平衡态。 平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。 对平衡态的理解应将“无外界影响”与“不随时间变 化”同时考虑,缺一不可。 热动平衡:平衡态下,组成系统的微观粒子仍处于不 停的无规运动之中,只是它们的统计平均效果不随时 间变化,因此热力学平衡态是一种动态平衡,称之为 热动平衡。 20:37:42
20:37:42 5 2 、热力学平衡态 一个系统在不受外界影响的条件下，如果它的宏观性质 不再随时间变化，我们就说该系统处于热力学平衡态。 平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。 对平衡态的理解应将“无外界影响”与“不随时间变 化”同时考虑，缺一不可。 热动平衡: 平衡态下，组成系统的微观粒子仍处于不 停的无规运动之中，只是它们的统计平均效果不随时 间变化，因此热力学平衡态是一种动态平衡，称之为 热动平衡
状态参量—平衡态的描述 确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。 常用的状态参量有: 广延量 几何参量(如:气体体积) 强度量 力学参量(如:气体压强) 热学参量(如:温度) 化学参量(如:混合气体各化学组分的质量和摩尔数等) 电磁参量(如:电场和磁场强度,电极化和磁化强度等) 如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成 分有关的性质,系统中又不发生化学反应,则不必引入电磁参 量和化学参量。 此时只需体积和压强就可确定系统的平衡态,我们称这种系统 为简单系统(或pV系统)。 20:37:42
20:37:42 6 确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。 状态参量——平衡态的描述 如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成 分有关的性质，系统中又不发生化学反应，则不必引入电磁参 量和化学参量。 此时只需体积和压强就可确定系统的平衡态，我们称这种系统 为简单系统（或 p—V 系统）。 常用的状态参量有： 几何参量（如：气体体积） 力学参量（如：气体压强） 热学参量（如：温度） 化学参量 （如：混合气体各化学组分的质量和摩尔数等） 电磁参量 （如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等） 广延量 强度量