材料热力学-第1章.ppt

平衡态热力学(可逆过程热力学、经典热力学) 统计热力学 非平衡态热力学（线性、非线性非平衡） 1.1.4. 热力学分类 经典热力学研究的对象是平衡态; 许多自然现象和社会现象为非平衡态，所以对非平衡态热力学的研究尤为重要。 热力学分类： 热力学的主要基础是热力学第一定律及第二定律，它们是人类长期实践的经验总结。 热力学具有一定的普适性，它的概念和方法可以应用于一切科学（物理学、化学、生物学）与工程领域，甚至宇宙学和社会科学(包括宗教)。 工程热力学: 应用于机械 化学热力学(物理化学) : 应用于化学现象或与化学有关 　　　的物理现象 材料热力学: 在引述热力学基本原理的基础上，着重以固体材料为例说明这些原理的应用, 实则是化学热力学的引伸. 1.1.5. 热力学的普适性 理论的推理前提越简单，它所联系的不同事物越多，它的应用范围越广泛，则这个理论给人的印象就越深刻。因此．经典热力学……是具有普遍内容的唯一的物理理论。在它的基本概念适用的范围内，它绝不会被推翻。 -爱因斯坦．1949 1.1.5. 热力学的普适性 A theory is the more impressive the greater the simplicity of its premises, the more different kinds of things it relates, and the more extended its area of applicability. Therefore the deep impression that classical thermodynamics made upon me. It is the only physical theory of universal content which I am convinced will never be overthrown, within the framework of applicability of its basic concepts. - A. Einstein 1.1.6. 热力学方法 Thermodynamics is divided into two main subjects: Classical Thermodynamics： macroscopic and phenomenalogical Statistical Mechanics： microscopic and based on the quantum behavior of the constituent atoms of the material 1.1.6. 热力学方法-Classical Thermodynamics 经典热力学方法属于宏观方法 经典热力学：以大量粒子组成的宏观系统作为研究对象，以经验概括出的热力学第一、第二定律为理论基础，引出或定义了热力学能、焓、熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数，再加上p、V、T这些可由实验直接测定的宏观量作为系统的宏观性质，利用这些宏观性质，经过归纳与演绎推理，得到一系列热力学公式或结论，用以解决物质变化过程的能量平衡、相平衡和反应平衡等问题。 特点：不涉及物质系统内部粒子的微观结构，只涉及物质系统变化前后状态的宏观性质。 实践证明，这种宏观的热力学方法是十分可靠的，它导出的结论有高度的可靠性和广泛的普遍性。至今未发现过实践中与热力学理论所得结论相反的情况。 宏观热力学的局限性: 它只能回答过程变化的可能性，不能回答变化的现实性； 它能顶测某一过程能否向某一方向进行，以及进行的限度，但不能解决该过程进行所需的时间以及内在原因和变化机制。 统计热力学方法属于从微观到宏观的方法。统计热力学方法是在量子力学方法与经典热力学方法即微观方法与宏观方法之间架起的一座金桥，把二者有效地联系在一起。 1.1.6. 热力学方法 需借助统计物理学深入地涉及分子（或原子）微观态的各种热运动，即统计热力学。 统计热力学研究的对象：由大量粒子组成的宏观系统。(与经典热力学研究的对象相同) 经典热力学: 从宏观系统的一些可由实验直接测定的宏观性质p、V、T等出发，得到另一些宏观性质(热力学能、焓、熵、亥姆霍兹函数、吉布斯函数等)。 是从宏观到宏观的方法。 统计热力学: 从组成系统的微观粒子的性质(如质