热物理学与非线性现象
第三篇 热物理学与非线性现象
牛顿力学: 质点和质点组的机械运动
热 学: 微观粒子组成的宏观物体的热运动
热学:研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响,以及与物质其他运动形态之间的转化规律.
所谓热运动即组成宏观物体的大量微观粒子的一种永不停息的无规运动.
绪 论
按照研究方法的不同,热学可分为两门学科:
热力学和统计物理学.
它们从不同角度研究热运动,二者相辅相成,彼此联系又互相补充.
热力学是研究物质热运动的宏观理论.从基本实验定律出发,通过逻辑推理和数学演绎,找出物质各种宏观性质的关系,得出宏观过程进行的方向及过程的性质等方面的结论.具有高度的普适性与可靠性.但因不涉及物质的微观结构,而将物质视为连续体,故不能解释物质宏观性质的涨落.
统计物理学是研究物质热运动的微观理论.从物质由大量微观粒子组成这一基本事实出发,运用统计方法,把物质的宏观性质作为大量微观粒子热运动的统计平均结果,找出宏观量与微观量的关系,进而解释物质的宏观性质.
在对物质微观模型进行简化假设后,应用统计物理可求出具体物质的特性;还可应用到比热力学更为广阔的领域,如解释涨落现象.
热 力 学: 热力学三定律 熵的概念
统计原理: 玻耳兹曼方程 分布函数
本章重点:
预计学时: 10学时
第一节 温度与热力学第一定律
一,热力学概念
1. 系统与外界
孤立系统
封闭系统
开放系统
绝热系统
系统的外界(简称外界):能够与所研究的热力学系统
发生相互作用的其它物体.
热力学系统(简称系统):在给定范围内,由大量微
观粒子所组成的宏观客体.
2 ,热力学平衡态
一个系统在不受外界影响的条件下,如果它的宏观性质不再随时间变化,我们就说该系统处于热力学平衡态.
平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况.
对平衡态的理解应将"无外界影响"与"不随时间变化"同时考虑,缺一不可.
热动平衡: 平衡态下,组成系统的微观粒子仍处于不停的无规运动之中,只是它们的统计平均效果不随时间变化,因此热力学平衡态是一种动态平衡,称之为热动平衡.
确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量.
状态参量——平衡态的描述
如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成分有关的性质,系统中又不发生化学反应,则不必引入电磁参量和化学参量.
此时只需体积和压强就可确定系统的平衡态,我们称这种系统为简单系统(或 p—V 系统).
常用的状态参量有:
几何参量(如:气体体积)
力学参量(如:气体压强)
热学参量(如:温度)

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