热学的基本规律
1、热力学与统计物理学所研究的对象:由大量微观粒子组成的宏观物质系统
其中所要研究的系统可分为三类
孤立系:与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统;
闭系:与外界有能量交换但没有物质交换的系统;
开系:与外界既有能量交换又有物质交换的系统。
2、热力学系统平衡状态的四种参量:几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。
3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相;根据相的数量,可以分为单相系和复相系。
4、热平衡定律(热力学第零定律):如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡,它们彼此也处在热平衡.
5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。
6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力(排斥力和吸引力),对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。
7、准静态过程:过程由无限靠近的平衡态组成,过程进行的每一步,系统都处于平衡态。
8、准静态过程外界对气体所作的功: ,外界对气体所作的功是个过程量。
9、绝热过程:系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。绝热过程中内能u是一个态函数:
10、热力学第一定律(即能量守恒定律)表述:任何形式的能量,既不能消灭也不能创造,只能从一种形式转换成另一种形式,在转换过程中能量的总量保持恒定;热力学表达式: ;微分形式:
11、态函数焓h: ,等压过程: ,与热力学第一定律的公式一比较即得:等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。
12、焦耳定律:气体的内能只是温度的函数,与体积无关,即 。
13.定压热容比: ;定容热容比: 公式:
14、绝热过程的状态方程: ; ; 。
15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机,效率 ,逆循环为卡诺制冷机,效率为 (只能用于卡诺热机)。
均匀物质的热力学性质
1 内能、焓、自由能、吉布斯函数全微分,勒让德变换;
2 麦克斯威关系的简单应用
麦克斯威关系;能态方程与焓态方程;热容差;气体的节流过程
3 特性函数
特性函数;特性函数计算;表面系统的特性函数
4 平衡辐射热力学
黑体及黑体辐射;平衡辐射热力学;斯特藩定律;光测高温学。
5 绝热去磁致冷;低温的获得
磁介质热力学,绝热去磁致冷;常见获得低温方法
重点:麦克斯威关系及其简单应用
近独立粒子的最概然分布
1、概率分布函数
随机事件及概率、概率分布函数、统计平均值及涨落、多个随机变量的联合概率分布及相关矩
2粒子运动状态的经典和量子描述
粒子运动状态的经典描述; 空间和相轨道;粒子运动的量子描述;态密度及其计算
3系统微观状态的描述
系统微观状态的经典描述和г空间;系统微观状态的量子描述;全同性原理;近独立全同粒子体系状态的描述
4 等概率原理
统计物理的基本观点;等概率原理
5 分布和微观状态
分布和微观状态;玻尔兹曼系统及微观状态数;玻色系统及微观状态数;费米系统及微观状态数;经典统计中的分布和微观状态数;
6 玻尔兹曼分布、玻色分布和费米分布
拉格朗日条件极值法;玻尔兹曼分布公式的推导;玻尔兹曼分布公式的物理意义和适用条件;玻色分布和费米分布;三种分布的关系
重点:(1)概率分布函数、统计平均值等有关概念及计算
(2)粒子和系统微观状态的描述以及 空间和г空间,态密度等重要概念;(3)等概率原理;(4)玻尔兹曼分布、波色分布、费米分布的推导和物理意义,三种分布的关系。
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