第七章_玻耳兹曼统计 热力学统计物理.pptVIP

第七章;1、粒子经典运动状态;4、与经典描述之间的关系;二、系统微观运动的描述;几何表示：;4、分布的定义;;定域粒子组成的系统，如晶体中的原子或离子定域在其平衡位置附近作微振动。从其量子本性来说不可分辨，但可以根据其平衡位置而加以区分。在这意义下可以将定域粒子看做可以分辨的粒子，因此由定域粒子组成的系统（定域系统）遵从玻尔兹曼分布。;一、玻耳兹曼分布;二、热力学量;能级不变 分布变;;能级不变 分布变;3. 熵;熵;三、熵的统计意义;说明：1、统计意义，熵——混乱度——微观状态数 2、满足经典极限条件的不可分辨（玻色，费米）系统;自由能;四、经典统计表达式;h0对经典统计结果的影响;一、理想气体：单原子;三、物态方程;德布罗意波长;能量分布;二、速度分布率;，求动量在;在速度区间;三、速率分布;四、特征速率;用分布函数计算与速率有关的物理量在速率 0 ~ ? 区间内的平均值;平均速率;在速度区间;五、泻流;一、经典统计证明;由于;B. 与势能有关部分;B. 双原子分子理想气体;C. 理想固体;实际结果;;D. 空腔内辐射场; 每一波矢对应的波有两个偏振方向（两个独立状态），故 对应的能量平均值为;普朗克在解决平衡辐射的紫外灾难时提出量子概念，引入量子理论。;根据经典统计的能量均分定理得出的理想气体的内能和热容量与实验结果相比较，大体相符，无法合理解释的问题：;双原子分子理想气体;配分函数;二、质心平动;振动配分函数;内能; “零点能”就是物质在绝对温度为零度下在真空中产生的能量。  为什么在真空中会存在“零点能”呢？著名物理学家海森伯提出了“测不准原理”，认为“不可能同时知道同一粒子的位置和动量”。科学家们认为，即使在粒子不再有任何热运动的时候，它们仍会继续抖动，能量的情形也是如此。这就意味着即使是在真空中，能量会继续存在，而且由于能量和质量是等效的，真空能量导致粒子一会儿存在、一会儿消失，能量也就在这种被科学家称为“起伏”的状态中诞生。从理论上讲，任何体积的真空都可能包含着无数的“起伏”，因而也就含有无数的能量。早在1948年，荷兰物??学家亨德里克·卡什米尔就曾设计出探测“零点能”的方法。1998年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和奥斯汀高能物理研究所的科学家们，用原子显微镜测出了“零点能”。;高温极限和低温极限;高温极限和低温极限;;1. 转动配分函数（异核情况）;2. 转动配分函数（同核情况）氢;低温下，氢的热容与实验结果不符;/blog-39744-742489.html;结论：在玻尔兹曼分布适用的条件下，如果任意两个相邻能级的能量差Δε远小于热运动能量kT，粒子的能量就可以看作准连续的变量，由量子统计和有经典统计得到的内能和热容量是相同的。;六、经典统计：由配分函数计算;;1. 经典统计理论; 上两式形式上相似，对于同种理想气体混合，存在熵增，即有吉布斯佯谬。;不含任意常数，是绝对熵。;3. 实验验证：对于凝聚相达到平衡的饱和蒸气;——萨库尔-铁特罗特公式;4. 单原子理想气体的化学势;固体－三维线性振子的集合。;爱因斯坦：固体是量子线性振子的集合。每个振子三个 独立的线性振动，假设所有振子频率相同。;讨论高温极限和低温极限;热容随温度趋于零的解释： 当温度趋于零时，振子能级间距远大于kT。振子由于热运动取得能量而跃迁到 激发态的概率是极小的。全部振子都冻结在基态。 定性符合，定量不符合，3N个振子具有相同的频率的近似太简化 P272 第9.7节德拜理论。;磁矩;磁化强度m（广义力），磁场强度B（广义位移）;;高温弱场情况;低温强场情况;单位体积的熵;低温强场情况;一般系统，熵随内能单调增加，温度恒正；;系统粒子总数;系统微观状态数;T=-0