1、物理学的第二次大综合,物理学的第二次大综合是从热学开始的，涉及到宏观与微观两个层次 .,宏观理论热力学的三大基本定律: 第零定律，即热平衡定律；第一定律, 即能量守恒定律; 第二定律, 即熵增加定律 .微观的统计物理学企图从分子和原子的层次上来说明物理规律, 气体分子动理论应运而生 .玻尔兹曼与吉布斯发展了经典统计力学 .,研究对象,热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动 .,单个分子 无序、具有偶然性、遵循力学规律.,整体（大量分子） 服从统计规律 .,宏观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）, 如 等 .,微观量：描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测量），
2、如分子的 等 .,宏观量,微观量,研究方法,1. 热力学 宏观描述,实验经验总结， 给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件 .,1）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然； 3）应用宏观参量 .,2. 统计物理学 微观描述,研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和统计方法 .认为一个系统所有的宏观性质都是大量无规则热运动的统计平均结果。,1）揭示宏观现象的本质； 2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 .,统计物理学,热力学,相辅相成,一 气体的物态参量（宏观量）,人们把所要研究的对象称为系统，把系统以外的有关物体称为环境或外界。,组成系统
3、的大量微观粒子总体所表现出来的状态称为系统的宏观状态，描述系统状态宏观性质的物理量称为状态参量,例如：气体的状态参量：体积（V），压强（P），温度（T）,7-1 平衡态 物态方程 热力学第零定律,压强 ：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）.,体积 : 气体所能达到的最大空间（几何描述）.,二 平 衡 态,一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态）,1）均匀性（ 处处相等）; 2）物态的稳定性 与时间无关； 3）自发过程的终点； 4）热动平衡（有别于力平衡）.,三 理想气体物态方程,物态方程：理想气体平
4、衡态宏观参量间的函数关系 .,摩尔气体常量,理想气体物态方程,玻尔兹曼常数,一.分子动理论的基本观点物质的微观模型,利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成 IBM 字母的照片.,1.宏观物体是由大量分子组成的。现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大小以及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪,电子显微镜, 扫描隧道显微镜等.,对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时, 必须用统计的方法.,7-2 物质的微观模型 统计规律性,2.组成物质的分子都在作永不停息的无规则的运动例如：扩散现象 布朗运动,二.统计规律性,单个分子的热运动是杂乱而无序的，但大量的分子的整体行为确实有序的，服从统计规律性。,对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法 .,小球在伽尔顿板中的分布规律 .,统计规律 当小球数 N 足够大时小球的分布具有统计规律.,设 为第 格中的粒子数 .,概率 粒子在第 格中出现的可能性大小 .,归一化条件,粒子总数,
