熱力學的微觀研究方法

㈠ 統計物理學和熱力學比較，在研究方法上各有哪些特點

一、熱力學與統計物理的研究對象、方法與特點
研究對象：宏觀物體熱性質與熱現象有關的一切規律。
方法與特點：
熱力學：
以大量實驗總結出來的幾條定律為基礎，應用嚴密
邏輯推理和嚴格數學運算來研究宏觀物體熱性質與
熱現象有關的一切規律。
較普遍、可靠，但不能求特殊性質。
統計物理：
從物質的微觀結構出發，考慮微觀粒子的熱運動，
通過求統計平均來研究宏觀物體熱性質與熱現象有
關的一切規律。
可求特殊性質，但可靠性依賴於微觀結構的假設，
計算較麻煩。
兩者體現了歸納與演繹不同之處，可互為補充，取長
補短。
宏觀與微觀的關系：
微觀粒子的熱運動與系統的各種宏觀熱
現象之間存在著內在的聯系。宏
觀量等於微觀量的統計平均
值。
宏觀與微觀
宏觀現象與宏觀量：
宏觀現象即一個系統所表現出來的各
種物理性質以及這些性質的變化規律。描述一個系統宏觀
性質的物理量稱為宏觀量。例：
P
、
V、
T
、
E
、
C等。
微觀運動與微觀量：
微觀運動即系統內部的微觀粒子的熱
運動。描述微觀粒子熱運動的
物理量稱為微觀量。例：
m
、
v
、

等。
二、熱力學理論的發展
1 經典熱力學
1824
年：
卡諾定理：
卡諾（Carnot）
1840』s：熱力學第一定律：
能量守恆定律
邁爾（Mayer）、焦耳(Joule)
1850』s：熱力學第二定律、熵增加原理：
克勞修斯（Clausius）、開爾文（Kelvin）：
1906
年：
熱力學第三定律：
能斯特定理，能斯特（Nernst）
Sadi Carnot
(1796-1832 )
J.R.Mayer
(1814-1878)
J.P.Joule
(1818-1889)
R. Clausius
(1822-1888)
W. T. Kelvin
(1824-1907)
W. H. Nernst
(1864-1941)
•
不涉及時間與空間；
•
以平衡態、准靜態過程、可逆過程為模型；
•
經典熱力學



靜熱力學。
經典熱力學特點：
（
1
）線性非平衡態熱力學
翁薩格（Onsager），1968年諾貝爾獎
2 非平衡態熱力學（1930』s）
（
2
）非線性非平衡態熱力學
普里果金（Prigogine），1977年諾貝爾化學獎
Lars Onsager
(1903-1976)
Llya

Prigogine
(1917-2003)
•
工程熱力學
•
有限時間熱力學
•
……
3 現代熱力學
三. 統計物理理論的發展
量子統計理論：

普朗克（
Planck
（
1858~1947
））愛因斯坦
（ Einstein
（
1879~1955
））、玻色、費米、狄拉克等將量子
力學理論與統計理論相結合，建立並完善了量子統計理論。
起源：
氣體分子動理論（
Kinetic Theory of Gases
）
第一個氣體分子動理論模型的提出：
1738
年，由瑞士物理學
家柏努利（
Daniel Bernoulli
）提出。
統計物理系統理論的建立：
奧地利物理學家玻爾茲曼
（
Ludwig Bottzmann， 1844~1906
）、美國科學家吉布斯
（ J. Willard Gibbs，

1839~1903
）等人做了統計物理奠基性
的工作，發展了統計系綜理論，從而
真正開創了統計物理的
系統理論。
吉布斯
(Josiah Willard
Gibbs,1839-1903),
美國
理論物理學家,統計系
綜理論的首創者
柏努利（
Daniel
Bernoulli，1700-
1782)
1
）提出柏努利原理
2
）從氣體粒子碰撞
容器壁的觀點說明壓
強，最早採用數學方
式表述氣體運動論。
麥克斯韋（
James
Clerk Maxwell 1831-
1879)
從事電磁理論、分子
物理學、統計物理
學、光學等方面的研
究，建立的電磁場理
論。

㈡ 化工熱力學研究的特點和方法是什麼

化工熱力學研究的特點和方法是什麼介紹如下：

分子熱力學方法

統計力學結合構作半經驗模型的方法，在化工熱力學的發展過程中正起著越來越重要的作用。它使建築在熱力學基本定律上的化工熱力學，在解決其主要課題時，沒有受到經典熱力學方法的限制。統計力學是從物質的微觀模型出發，運用統計的方法，導出微觀結構與宏觀性質之間的關系，例如從分子間相互作用的位能函數和徑向分布函數，導出p-V-T關系。

但由於分子結構十分復雜，統計力學目前還只能處理比較簡單的情況。對於比較復雜的實際系統，須先作簡化，建立一些半經驗的數學模型，利用實驗數據，回歸模型參數。這種方法，在研究狀態方程和活度系數方程中已廣泛使用。

㈢ 化工熱力學的研究方法

統計力學結合構作半經驗模型的方法，在化工熱力學的發展過程中正起著越來越重要的作用。它使建築在熱力學基本定律上的化工熱力學，在解決其主要課題時，沒有受到經典熱力學方法的限制。統計力學是從物質的微觀模型出發，運用統計的方法，導出微觀結構與宏觀性質之間的關系，例如從分子間相互作用的位能函數和徑向分布函數，導出p-V-T關系。但由於分子結構十分復雜，統計力學目前還只能處理比較簡單的情況。對於比較復雜的實際系統，須先作簡化，建立一些半經驗的數學模型，利用實驗數據，回歸模型參數。這種方法，在研究狀態方程和活度系數方程中已廣泛使用。

㈣ 與力學相比,熱學研究對象,研究的方法有哪些主要區分

1、研究對象不一樣。力學研究的是少體問題，主要集中於單體和兩體問題。熱學研究的是多粒子系統的統計熱力學性質。

2、研究理論不一樣。經典力學基於牛頓運動學方程，研究物體的動力學演化過程，量子力學基於薛定諤方程，研究微觀粒子的動力學演化過程，相對論量子力學基於迪拉克方程，研究具有相對論效應粒子的動力學演化過程；熱力學主要手段是統計的方法，得到的是多粒子的體系的平均性質。

3、作用不一樣。力學可以弄清楚兩個原子之間的相互作用，可以區分不同種類的原子，而熱學研究的是整個原子系統的平均性質，難以區分是哪類原子，因為統計不可能具體到某個原子，是集體行為，所以研究對象和研究方法有很大差別。

(4)熱力學的微觀研究方法擴展閱讀：

力學主要理論

1、物體運動三定律。

2、達朗貝爾原理。

3、分析力學理論。

4、連續介質力學理論。

5、彈性固體力學基本理論。

6、粘性流體力學基本理論。