熱力學統計物理第三章課件BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTS熱力學基本概念熱力學第一定律熱力學第二定律熱力學第三定律統計物理基本概念理想氣體分子動理論BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01熱力學基本概念熱力學系統的定義與分類總結詞熱力學系統是指與周圍環境存在相互作用和相互影響的物質系統。根據不同的分類標準，熱力學系統可以分為孤立系統、封閉系統和開放系統等。孤立系統是指與外界既無物質交換又無能量交換的系統；封閉系統是指與外界有能量交換但無物質交換的系統；開放系統是指與外界既有能量交換又有物質交換的系統。詳細描述熱力學系統的定義與分類總結詞熱力學狀態與狀態變量詳細描述熱力學狀態是指熱力學系統的宏觀性質和宏觀狀況的描述，可以用狀態變量來描述。狀態變量是描述熱力學系統狀態的物理量，如溫度、壓力、體積、熵等。狀態變量之間存在一定的關系，如熱力學基本方程、熵增加原理等。熱力學狀態與狀態變量總結詞熱力學過程與可逆過程詳細描述熱力學過程是指熱力學系統狀態變化的過程，可以分為等溫過程、等壓過程、等容過程等。可逆過程是指系統在過程中每一步都是可逆的，即過程中沒有能量耗散和物質損失。可逆過程是一種理想化的過程，實際中很難實現，但在理論分析中常常被采用。熱力學過程與可逆過程BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02熱力學第一定律熱力學能是系統內部能量的總和，包括分子動能和分子勢能。熱力學能能量守恒定律在熱力學中的表現形式，即系統吸收或放出的熱量與系統內能的變化量相等。熱力學第一定律熱力學能與熱力學第一定律理想氣體是一種理想化模型，其分子之間無相互作用力，且分子體積和分子動能均可忽略不計。理想氣體的內能僅與其溫度和分子個數有關，而與體積和壓強無關。理想氣體的熱力學能與內能理想氣體的內能理想氣體等容過程中氣體體積保持不變，因此氣體分子動能的變化僅與溫度有關。等容過程等壓過程等溫過程等壓過程中氣體壓力保持不變，因此氣體分子動能和勢能的變化均與溫度有關。等溫過程中氣體溫度保持不變，因此氣體分子動能和勢能的變化均與體積有關。030201理想氣體的等容、等壓、等溫過程BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03熱力學第二定律表述熱力學第二定律指出，不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響，或不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功而不產生其他影響。意義熱力學第二定律是關于自然界的不可逆過程，即自發過程的方向性。它揭示了熱量傳遞和機械能轉換的基本規律，限制了某些宏觀過程的自發方向，是熱力學的基本支柱之一。熱力學第二定律的表述與意義由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成的循環，是熱力學中最理想的循環。卡諾循環所有工作于同溫熱源和同溫冷源的不可逆熱機，其效率都不可能超過可逆機。卡諾定理卡諾循環與卡諾定理熵與熵增加原理熵表示系統混亂度或無序度的物理量，用于衡量系統能量分布的不均勻程度。熵增加原理在一個孤立系統中，系統總是向著熵增加的方向演化，即系統的熵永不減少，總是不斷增加或保持不變。BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04熱力學第三定律熱力學第三定律的表述與意義在絕對零度時，任何完美晶體的熵為零。熱力學第三定律的表述熱力學第三定律是熱力學的基本定律之一，它涉及到系統的最低能量狀態和熵的變化。該定律對于理解物質在接近絕對零度時的性質以及在極低溫度下的相變等現象具有重要的意義。意義VS絕對熵是系統在某一特定狀態下的熵，表示該狀態下系統混亂度的量度。熵變的計算熵變是指系統熵的變化量，可以通過系統的狀態變化來計算。在封閉系統中，熵變等于系統熵的變化加上傳入系統的熱量與系統溫度的比值。絕對熵絕對熵與熵變的計算熱力學溫標是一種絕對溫標，以絕對零度作為起始點。在熱力學溫標下，溫度的數值與熱量和過程無關。溫度的測量可以通過各種溫度計和測量儀器來完成。在科學實驗和工業生產中，溫度是一個非常重要的參數，對于控制和監測各種過程至關重要。熱力學溫標溫度的測量熱力學溫標與溫度的測量BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05統計物理基本概念

分子運動論的基本觀點物質由大量分子組成物質是由數量極其龐大的分子所組成，這些分子在不停地做無規則的熱運動。分子之間存在相互作用分子之間存在相互作用力，這種力會影響分子的運動狀態。分子運動具有統計規律性大量分子的運動遵循一定的統計規律，這種規律可以用概率論和統計學來描述。分子之間無相互作用在分子動理論中，假設分子之間不存在相互作用力，即分子之間是相互獨立的。分子運動是連續的分子被視為連續運動的質點，它們的運動速度和位置都是連續變化的。分子是彈性小球分子被視為彈性小球，它們之間相互碰撞時遵循彈性碰撞的規律。分子運動論的基本假設03分子速度的統計漲落分子速度的大小和方向在不斷地發生變化，這種變化具有隨機性，稱為速度的漲落。01分子平均動能與溫度的關系分子平均動能與溫度成正比，溫度越高，分子平均動能越大。02分子平均動能的分布規律大量分子的平均動能分布遵循麥克斯韋分布律，即不同速度的分子所占的比例隨速度的增加而減小。分子運動論的基本內容BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06理想氣體分子動理論表述理想氣體分子動理論是用微觀粒子（分子）的運動來描述氣體的宏觀性質的理論。意義理想氣體分子動理論是熱力學和統計物理學的基石，它為理解氣體性質和行為提供了基礎框架。理想氣體分子動理論的表述與意義分子是微小的、剛性的、無質量的點粒子。分子之間不存在相互作用力，或者說相互作用力可以忽略不計。分子在運動