2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：熱力學(xué)公式

熱力學(xué)公式

熱力學(xué)公式本節(jié)要求：⑴掌握微正則分布的熱力學(xué)公式；

⑵了解微正則分布求熱力學(xué)函數(shù)的一般步驟。A2N2,E2,V2A1N1,E1,V1IsolatedsystemA(0)一

微觀態(tài)和熵的關(guān)系:熱力學(xué)有:用于理想氣體可知,k即玻爾茲曼常數(shù).二微正則分布的熱力學(xué)公式:熱力學(xué)有:以上討論是普適的，不牽涉系統(tǒng)的具體性質(zhì)。確定常量k:

微正則分布求熱力學(xué)函數(shù)的步驟:1,計(jì)算系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù);2,求出系統(tǒng)的熵,并解出;3,求出T、p等函數(shù)，由其它熱力學(xué)公式求其它函數(shù)。4,由可得,也可把物態(tài)方程,內(nèi)能和熵表為T,V,N的函數(shù).另:也可根據(jù)S是以N,E,V為變量的特性函數(shù),采用特性函數(shù)法例:求單原子經(jīng)典理想氣體的熱力學(xué)函數(shù)3N維空間半徑為1的球體積熵是廣延量,且與ΔE無關(guān)微觀態(tài)數(shù)隨系統(tǒng)能量增加而快速增長(zhǎng)N,V,THeatresourceQIsolatedsystemA(0)正則分布:具有確定的N,V,T系統(tǒng)的分布函數(shù)配分函數(shù):經(jīng)典表達(dá)式:能級(jí):量子態(tài):統(tǒng)計(jì)物理的任務(wù):宏觀條件下的宏觀性質(zhì)孤立系(NVE一定):微正則分布封閉系(NTV一定):正則分布開放系(μTV一定):巨正則分布孤立系:只能確定系統(tǒng)在各微觀態(tài)的概率經(jīng)典理論:時(shí)刻t系統(tǒng)處在內(nèi)概率:歸一化條件:量子理論:統(tǒng)計(jì)系綜:用假想的一大群相同系統(tǒng)在同一時(shí)刻的狀態(tài)分布來代替一個(gè)系統(tǒng)所有微觀態(tài)的分布。這種大量的、完全相同的、相互獨(dú)立的假想系統(tǒng)的集合稱為統(tǒng)計(jì)系綜，簡(jiǎn)稱系綜。說明：1,“大量”，指數(shù)目相當(dāng)大，適用統(tǒng)計(jì)方法去求平均值。2,“完全相同”，指組成系綜的所有假想系統(tǒng)既有相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，又有相同的外界條件。3,“集合”，把系綜中所有系統(tǒng)作為一個(gè)整體來看待，一旦該宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目確定，則系綜中的系統(tǒng)數(shù)目也就確定，這些代表點(diǎn)在相空間中形成某種分布。4,系綜不是所討論的實(shí)際存在的客體，該實(shí)際客體是組成系綜的單元——熱力學(xué)系統(tǒng)。系綜是熱力學(xué)系統(tǒng)的所有可能的微觀態(tài)總和的形象化身。對(duì)系綜的統(tǒng)計(jì)平均對(duì)微觀態(tài)的統(tǒng)計(jì)平均系綜理論的根本問題:確定系綜分布函數(shù)ρ.微正則系綜:由完全相同的極大數(shù)目的孤立系統(tǒng)所組成的系綜。微正則分布:微正則系綜的概率分