山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第九章统计热力学初步Chapter 9 Statistical Thermodynamics
1 第九章 统计热力学初步 Chapter 9 Statistical Thermodynamics 1
山东理工大客引言SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY经典热力学：以大量分子的集合体作为研究对象，以实验归纳出来的三大定律为基础，讨论宏观平衡体系的宏观性质,并利用状态函数S、A、G来预测变化的方向与限度。如何由粒子的微观性质，如（分子量、原子量、分子形状）推测大量粒子构成的宏观系统的热力学性质，即是统计热力学研究的内容。统计热力学：以大量分子的集合体作为研究对象，在统计的基础，运用力学规律对分子的微观量求统计平均值从而得到宏观性质。个别粒子运动速率的大小和方向是任意的、偶然的无规则的，而大量粒子集合体的速率大小和方向则有稳定的分布规律
2 引言 经典热力学:以大量分子的集合体作为研究对象, 以实 验归纳出来的三大定律为基础，讨论宏观平衡体系的宏观 性质,并利用状态函数S、A、G来预测变化的方向与限度。 如何由粒子的微观性质，如（分子量、原子量、分子形 状 ）推测大量粒子构成的宏观系统的热力学性质，即是统 计热力学研究的内容 。 统计热力学：以大量分子的集合体作为研究对象，在 统计的基础，运用力学规律对分子的微观量求统计平均值， 从而得到宏观性质。 个别粒子运动速率的大小和方向是任意的、偶然的、 无规则的，而大量粒子集合体的速率大小和方向则有稳定 的分布规律。 2
山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY利用统计热力学的方法，不需要进行低温下的量热实验，就能求得摘函数，其结果甚至比热力学第三定律所求得的滴值更为准确。对简单分子使用统计热力学的方法进行运算，其结果常是令人满意的。对复杂分子的计算存在很大的近似性从历史的发展看，最早所用的是经典统计方法，1868年最早的统计方法出现，被后人称为麦克斯韦一玻尔兹曼统计。1900年普朗克提出量子论，发展成为初期的量子统计1924年以后开始有了量子力学，产生了玻色一爱因斯坦统计和费米一狄拉克统计
3 利用统计热力学的方法，不需要进行低温下的量热实验， 就能求得熵函数，其结果甚至比热力学第三定律所求得的 熵值更为准确。 对简单分子使用统计热力学的方法进行运算，其结果常 是令人满意的。对复杂分子的计算存在很大的近似性。 从历史的发展看，最早所用的是经典统计方法，1868年 最早的统计方法出现，被后人称为麦克斯韦－玻尔兹曼统 计。 1900年普朗克提出量子论，发展成为初期的量子统计 1924年以后开始有了量子力学，产生了玻色－爱因斯坦统 计和费米－狄拉克统计 3
山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY热力学状态函数:U、H、S、G、A、P、V均属于宏观热力学性质是大量粒子微观运动的统计平均结果碰撞的如：压力P是大量气体分子对器壁频繁总的平均效果。绝对值大小是无法确定的U、H、S、G、A
4 热力学状态函数: U、H、S、G、A、P、V 是大量粒子微观运动的统计平均结果。 均属于宏观热力学性质 如：压力P是大量气体分子对器壁频繁 碰撞 的 总的平均效果 。 U、H、S、G、A 绝对值大小是无法确定的 4
山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY既然体系的宏观热力学性质取决于其微观运动状态，是大量粒子微观运动的统计平均结果那么是否可以统计力学原理从理论上计算出UHS、GA?体系的微观运热力学/4 ?动状态宏观性质统计热力学桥梁
5 既然体系的宏观热力学性质取决于其微观运动 状态，是大量粒子微观运动的统计平均结果。 那么是否可以统计力学原理从理论上计算出 U、H、S、G、A ？ 热力学 宏观性质 体系的微观运 动状态 统计热力学 桥梁 5