热力学与统计物理课件7.pptVIP

* 课后习题： P167, 7.2、7.3 * 谢谢 * 2013热统复习大纲 * 第一章 1. 状态函数、热力学系统主要的状态函数及它们之间的关系。 2. 强度量和广延量之间的区别。 3. 几个与物态方程有关的物理量的定义式、物理意义以及相互关系。 4. 热力学第一、第二定律的表达式。 *课后思考题 * 第二章 1. 状态函数的全微分形式（热力学基本方程全微分表达式）； 2. 麦氏关系及其意义和简单的推导与应用（*书上例题 2.1.2）； 3. 特性函数与亥姆兹方程。 * 第三章 1. 不同系统的平衡判据； 2. 开系的热力学基本方程； 3. 单元复相系平衡满足的平衡条件；不满足时过程进行的方向。 4. 相变的分类（什么是一级相变，特点，什么是二级相变），特点及表达式。 * 第四章 1. 多元系的热力学基本方程和多元系的相变平衡条件 2. 吉布斯相律（推导及*应用） 3. 热力学第三定律的数学表达式。 * 第五章 1. 自由粒子能量表达式及在x、y、z方向动量的可能值的表达式。经典和量子方法对粒子运动状态及系统的描述。 2. 体积V内，px到 px+dpx，py到 py+dpy，pz到 pz+dpz的动量范围内、动量大小在p到 p+dp范围内、能量在?到?+d? 范围内自由粒子的量子态数的获得。 3. 什么是经典极限条件？（三个） 4.了解玻耳兹曼分布、玻色分布和费米分布的获得；掌握他们的表达式及在满足经典极限的情况下，玻尔兹曼、玻色和费米分布的关系。 * 第六章 1.配分函数的定义式、特性、物理意义及热力学函数的统计表达式（广义力、内能、熵）。应用实例6.2.2、6.2.3。 2. 能量均分定理及*应用（已知能量表达式，计算平均能量） 4. 双原子分子能量表达式的各项意义，会求双原子分子理想气体平动配分、振动配分函数，并由此求熵、内能、 热容量。 5.了解爱因斯坦模型；掌握玻尔兹曼关系。 * 第七章 1. 热力学函数的统计表达式（广义力、内能、熵）。 2. 会求体积V内，?-?+d?的能量范围内，平均电子数。 3. 会求温度T→0下费米系统的费米能级、内能和压强，掌握T→0及T0时f与?的关系。 4. 绝对零度下理想费米、玻色气体性质的差异。 5.了解德拜模型和玻色—爱因斯坦凝聚。 * * 在体积V内，动量大小在p到p+dp范围内（动量方向为任意），自由粒子可能的状态数为：。 在体积V内，能量在?到?+d? 范围内，自由粒子可能的状态数为 D(?):单位能量间隔内的可能状态数，称为态密度。 * 分别需要用玻色分布和费米分布来处理。 * 粒子的统计关联使费米粒子间出现等效的排斥作用，玻色粒子间则出现等效的吸引作用。 弱简并时附加内能的数值是小的， * 量子统计理论，只引进拉氏乘子? * 德国物理学家M.普朗克在量子论基础上建立的关于黑体辐射的正确公式。19世纪末，经典统计物理学在研究黑体辐射时遇到了巨大的困难：由经典的能量均分定理导出的瑞利-金斯公式在短波方面得出同黑体辐射光谱实验结果相违背的结论。同时，维恩公式则仅适用于黑体辐射光谱能量分布的短波部分。也就是说，当时还未能找到一个能够成功描述整个实验曲线的黑体辐射公式。 * 自由电子遵丛费米分布， * 意义：在T=0时，在 ??(0)的每一量子态上平均电子数为1。 在 ??(0) 的 每一个量子态上平均电子数为0。即在0k时电子将尽可能占据能量最低的状态。 * 罗伯特·劳克林、霍斯特·施托默和崔琦。崔琦，1998年諾貝爾物理學獎得主，出生於亂世河南農村，於美國普林斯頓大學默默執教 * 高速场效应晶体管——HEMT（(High Electron Mobility Transistor，又称为MODFET）， * * * 电子气体的内能： 定义费米速率: 费米温度： Cu的TF为8.2×104K。 电子平均内能： * ●电子气体的压强常称为简并压强，是一种与热运动无关的压强，它是费米系统所特有的。 (2)量子统计结果： , , 如铜的电子气体压强P(0)?1010Pa，是一个极大的值。 ●简并压强是泡利不相容原理和电子气体具有高密度的结果. ●这个巨大的简并压在金属中被电子与离子的静电引力所补偿。 绝对零度下，泡利不相容原理 也使得电子具有极高的平均速率。 (1)经典理论结果： * 2. 绝对零度下理想费米、玻色气体性质的比较 理想费米气体的费米能量、费米动能、费米速度和费米压强在绝对温度下均不为零，只有熵为零。 理想玻色气体的能量、动量、速度、压强和熵在绝对零度下为零。 * 得T0时自由电子的分布 1 f ? ?f（0） 根据 3.温度T0下的费米系统性质 (1)费米分布和热容量 *