热力学统计物理-完整课件.ppt

*.T▽G▽H▽G,▽H随T的变化曲线,在T→0处相等相切且公切线与T轴平行。在假设下低温范围内▽G,▽H近似相等,即两种判据等效，因此从经验上要求假设成立，即：——等式（2.1.11）由于*.假设推广到任意等温过程，得到能氏定理：它是从实验研究中总结出来的！汤姆孙—伯特洛原理：化学反应总是朝着放热即的方向进行。在等温等容过程，系统朝自由能函数减小即的方向进行。F和U的关系同样的推导过程：两种判据等效，因此从经验上要求假设成立，即：由于*.3、能氏定理的应用当时，系数和的行为。该结论在铜、铝、银和其他一些固体的低温试验中得到证实！P-V-T系统由麦氏关系*.二、绝对熵与在低温下测量物体的热容量随温度减低而减小的实验结果相符！S有限，T→0时，lnT→﹣∞所以：T→0时，Cy→0热容量令据：T→0时,Cy→0*.考虑一等温过程令：T→0可见：是一个与状态变量y无关的绝对常量，选取S0=0——绝对熵系统的熵随温度趋于绝度零度而趋于零——热三定律的另一表述*.以磁冷却为例实验表明：顺磁介质的熵随温度和磁场强度的变化关系如左图所示。由图可见，时，所有的场强曲线交于一点，这表明此时的熵与磁场强度无关，这正是热力学第三定律的结果。由图看到，介质的温度不断降低，但经过有限步骤，却不能达到绝对零度；反之，若热力学第三定律不成立，如右图所示，当时，熵与磁场强度有关。由图可见，在此情况下，绝对零度将能通过有限步骤达到。不可能通过有限的步骤使一个物体冷却到绝对温度的零度！三、绝对零度不能达到原理*.证明（充分性和必要性）因，所以在不变下积分上式得若热三定律成立，则,为一常数,在T不变的条件下,求偏微熵对于等熵过程由于在低温下（德拜定律），故*.T1为初始有限温度，可以很小。如果T2=0,则由上式可见，对于H2的有限值上式不能成立。所以通过任何一个初始温度、磁场强度有限的变化过程决不可能达到0K状态。反之，若热三定律不成立，即等温情况下，是一个与状态变量y有关的量，则*.有限数当T很小时，可以忽略由由对于等熵过程求偏导得：*.在T1,T2间积分由上式可见，若适当地选取H1和H2即可以通过有限的磁场强度的变化而达到绝对零度。这就证明了热力学第三定律与绝对零度不可达到原理是等价的。说明：热力学第三定律与前面讲过的几个热力学定律一样，是由大量实验事实归纳总结出来的，它与第零定律、第一定律、第二定律一起构成热力学的理论基础。*.四、能氏定理在亚稳态中的应用硫：单斜晶，正交晶，硫可处在相变温度T0以下而还是单斜晶，此时处于亚稳态，则：m单斜晶，r正交晶实验测得表明能氏定理在亚稳态中也实用！误差范围内，两者相等！*.*.思考题：有十三个小球，其中十二个重量相同，只有一个次品不知是轻还是重了。请用天平称三次，将这个次品找出来。*.统计物理:关于热现象的微观理论。研究对象:大量微观粒子组成的宏观物质系统。(微观粒子：如分子、原子、自由电子、光子等)统计物理认为:宏观性质是大量微观粒子运动的集体表现。宏观物理量是相应微观物理量的统计平均值。经典统计:粒子满足经典力学规律(运动状态的经典描述)量子统计:粒子满足量子力学规律(运动状态的量子描述)在一定条件下，经典统计是一个极好的近似。本章内容:经典描述;量子描述;三种分布函数及相应的微观状态数。*.§6.1粒子运动状态的经典描述遵守经典力学运动规律的粒子，称为经典粒子。1.具有“颗粒性”：有一定的质量、电荷等性质。2.轨道运动：满足牛顿定律.给定初时刻的、，可确定其运动轨迹(确定性描述)。经典粒子可以被“跟踪”。3.可以分辨：经典全同粒子可以分辨。具有完全相同属性（质量、电荷、自旋等）的同类粒子称为全同粒子。4.能量是连续的：按照经典力学的观点，在允许的能量范围内，粒子的能量可取任何值。*.一μ空间（相空间）：粒子位置和动量构成的空间经典力学:确定一个粒子的运动状态用和