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文檔簡介

1、第一章與其他物體既沒有物質交換也沒有能量交換的系統稱為孤立系;與外界沒有物質交換,但有能量交換的系統稱為閉系;與外界既有物質交換,又有能量交換的系統稱為開系;平衡態的特點:1.系統的各種宏觀性質都不隨時間變化;2.熱力學的平衡狀態是一種動的平衡,常稱為熱動平衡;3.在平衡狀態下,系統宏觀物理量的數值仍會發生或大或小的漲落;4.對于非孤立系,可以把系統與外界合起來看做一個復合的孤立系統,根據孤立系統平衡狀態的概念推斷系統是否處在平衡狀態。參量分類:幾何參量、力學參量、化學參量、電磁參量溫度:宏觀上表征物體的冷熱程度;微觀上表示分子熱運動的劇烈程度第零定律:如果物體A和物體B各自與處在同一狀態的物

2、體C達到熱平衡,若令A與B進行熱接觸,它們也將處在熱平衡,這個經驗事實稱為熱平衡定律t=T-273.5體脹系數=1VVTp、壓強系數理想氣體滿足:玻意耳定律、焦耳定律、阿氏定律、道爾頓分壓準靜態過程:進行得非常緩慢的過程,系統在過程匯總經歷的每一個狀態都可以看做平衡態。廣義功d熱力學第一定律:系統在終態B和初態A的內能之差UB-UA等于在過程中外界對系統所做的功與系統從外界吸收的熱量之和,熱力學第一定律就是能量守恒定律. UB-UA=W+Q.能量守恒定律的表述:自然界一切物質都具有能量,能量有各種不同的形式,可以從一種形式轉化為另一種形式,從一個物體傳遞到另一個物體,在傳遞與轉化中能量的數量保

3、持不變。等容過程的熱容量;等壓過程的熱容量;狀態函數H;P21焦耳定律:氣體的內能只是溫度的函數,與體積無關。P23理想氣體準靜態絕熱過程的微分方程P24卡諾循環過程由兩個等溫過程和兩個絕熱過程:等溫膨脹過程、絕熱膨脹過程、等溫壓縮過程、絕熱壓縮過程熱功轉化效率=1-熱力學第二定律:1、克氏表述-不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化;2、開氏表述-不可能從單一熱源吸熱使之完全變成有用的功而不引起其它變化,第二類永動機不可能造成如果一個過程發生后,不論用任何曲折復雜的方法都不可能把它留下的后果完全消除而使一切恢復原狀,這過程稱為不可逆過程如果一個過程發生后,它所產生的影響可以完全消

4、除而令一切恢復原狀,則為可逆過程卡諾定理:所有工作于兩個一定溫度之間的熱機,以可逆機的效率為最高卡諾定理推論:所有工作于兩個一定溫度之間的可逆熱機,其效率相等克勞修斯等式和不等式Q熱力學基本微分方程:dU=TdS-pdV理想氣體的熵P40自由能:F=U-FS吉布斯函數:G=F+pV=U-TS+pV熵增加原理:經絕熱過程后,系統的熵永不減少;孤立系的熵永不減少等溫等容條件下系統的自由能永不增加;等溫等壓條件下,系統的吉布斯函數永不增加。第二章三個基本熱力學函數:物態方程、內能、熵dU=TdS-pdV|dH=TdS+Vdp|dF=-SdT-pdV|dG=-SdT+Vdp麥克斯韋關系:(熵的全微分表

5、達式:CV=節流過程前后,氣體的焓值相等;節流過程是一個不可逆過程; 焦湯系數;絕熱膨脹過程溫度與壓強的關系特性函數熱輻射描述,基本概念:黑體輻射;斯特藩波爾茲曼定律:J磁介質與電介質熱力學,由磁介質與電介質功的表達式求各量間的關系,如壓磁效應與磁致伸縮等第三章熱平衡判據:S具極大值;F、G具有極小值;平衡的穩定性條件C開系的熱力學基本方程:熱力學基本方程+udn單元系復相平衡條件及推導:熱相圖的理解:臨界點、三相點;溶解曲線、汽化曲線、升華曲線;兩相平衡曲線,克拉珀龍方程:dpdT臨界點的溫度和壓強滿足方程:(在相變點兩相的化學勢連續,但化學勢的一級偏導數存在突變,稱之為一級相變。一級相變特

6、征:在相變點兩相的化學勢相等,兩相可以平衡共存。但是兩相化學勢的一級導數不等,轉變時有潛熱和體積突變。在相變點的兩側,化學勢較低的相是穩定相,化學勢較高的相可以作為亞穩態存在。如果在相變點兩相的化學勢和化學勢的一級偏導數連續,但化學勢的二級偏導數存在突變,稱為二級相變。二級相變特征:二級相變沒有相變潛熱和比體積突變,但是定壓比熱、定壓膨脹系數和等溫壓縮系數存在突變?;瘜W勢的n級偏導數存在突變,則稱為n級相變。非一類相變統稱為連續相變愛倫費斯特方程:dp朗道相變理論,序參量,對稱性破缺,朗道理論中單軸鐵磁體的自由能:F第六章空間:為了形象地描述粒子的熱力學運動狀態,用q1,qr;p1,pr,共2

7、r個變量為直角坐標,構成一個2r維空間,稱為空間自由粒子的量子態數:dn自由粒子可能的狀態數:D玻爾茲曼系統特點:粒子可以分辨,每一個體量子態能夠容納的粒子數不受限制玻色系統特點:粒子不可分辨,每一個個體量子態所能容納的粒子數不受限制。費米系統特點:粒子不可分辨,每一個個體量子態最多能容納一個粒子。等概率原理:對于處在平衡狀態的孤立系統,系統各個可能的微觀狀態出現的概率是相等的。玻爾茲曼系統的微觀狀態數、 玻色系統、費米系統P180;經典極限條件:a玻爾茲曼分布:a=e玻爾茲曼統計適用條件:定域系統、滿足經典極限條件的玻色(費米)系統第七章定域系統和滿足經典極限條件的玻色(費米)系統都遵從玻爾

8、茲曼分布。粒子配分函數:Z1=廣義作用力統計表達式:Y=(-N/B)(/y)lnZ1;重要例子熵S=Nk(ln熵是混亂度的量度,混亂度愈大,熵愈大理想氣體的物態方程:Z經典極限條件三種表述P196麥克斯韋速度分布率能量均分定理:對于處在溫度為T的平衡狀態的經典系統,粒子能量中每一個平方項的平均值等于kT/2無法用經典理論解釋的幾種情況:1、原子內的電子對熱容量沒有貢獻;2、氫氣在低溫下的性質經典理論;3、當溫度趨近絕對零度時,熱容量趨于零;4、在3K以上自由電子的熱容量與離子振動的熱容量相比可以忽略不計;5、不能討論平衡輻射的總能量和定容熱容量。雙原子理想氣體,平動、振動、轉動P211固體熱容

9、量,高溫Cv=3Nk,低溫Cv趨近0,該結果與實驗復合的不好,原因為:由于愛因斯坦理論中作了過分簡化的假設,3N個振子都有相同的頻率。第八章巨配分函數|內能|廣義作用力:=玻色-愛因斯坦凝聚:在TTc時就有宏觀量級的粒子在能級=0凝聚。Tc稱為凝聚溫度。凝聚在0的粒子集合稱為玻色凝聚體。凝聚體不但能量、動量為零,由于凝聚體的微觀狀態完全確定,熵也為零。凝聚體中粒子的動量既然為零,對壓強就沒有貢獻。金屬中的自由電子形成強簡并的費米氣體溫度為T時處在能量為的一個量子態上的平均電子數為f=1T=0K時電子分布:f=1 (0).意義是,在T=0K時,在0K時電子氣體的內能為U0=第九章相空間:根據經典力學,系統在任一時刻的微觀運動狀態由f個廣義坐標q1,q2qf及與其共軛的f個廣義動量p1,p2pf在該時刻的數值確定,以q1,q2qf;p1,p2pf共2f個變量為直角坐標構成一個2f維空間,稱為相空間如果隨著一個代表點沿正則方程

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