统计热力学2013统计热力学2013第一讲.pptVIP

统计热力学只是统计物理的一个分支 主要研究平衡系统：由分子特征计算宏观热力学性质 也包含化学动力学以及对趋于平衡的速率的研究（近平衡过程：扩散、热传导、粘滞性） 是现代非平衡统计的基础 二、统计热力学的历史与发展 吉布斯 (1839-1903年) entropy （熵） “我想这个宇宙事物发生的方向，除了基本的能量(energy)、温度(temperature)、压力(pressure)、体积(volume)以外，还有这个乱度(entropy)，是解释反应进行方向由低乱度往高乱度方向进行的必要因子。” 玻尔兹曼 Boltzmann 1844-1906 1924 预言..…………1995 实现 A. Einstein S. N. Bose 玻色—爱因斯坦凝聚 三、与统计相关的现代学科前沿 大分子体系 的统计 非平衡统计 相变及 自组织 涨落理论 1. 非平衡统计理论 I. Prigogine的非平衡热力学、耗散结构理论 Shed light on the origin of life! 1977年，Prigogine获得诺贝尔化学奖！ 非平衡热力学和耗 散 结 构 Prigogine The Nobel Price of Chemistry, 1977 For his contributions to non-equilibrium thermodynamics, in particular，the theory of dissipative structures 非平衡 耗散结构 涨落 （1） 贝纳特水花 耗散结构：非平衡条件下的突变 （2）BZ反应中的化学振荡 1958年，前苏联化学家Belousov 报道了在铈离子催化作用下柠檬酸被溴酸氧化反应中，所呈现出来的化学振荡(Chemical-oscillation)现象。 反应介质中所含有的铈离子具有两种状态： 一种是淡黄色的Ce4+离子 另一种是无色的Ce3+离子 ?均匀的溶液时而呈现淡黄色状态，时而呈现无色状态，且具有精确的变化周期 Footer Text Footer Text 引 言  2000年8月原武汉大学、武汉水利电力大学、武汉测绘科技大学、湖北医科大学合并组建新武汉大学。新武汉大学汇聚了3所被列入国家“211 工程”重点建设的大学、是名副其实的强强联合、优势互补。 目前，有一大类工作集中在分子动力学的方法，它能够能够提供直观生动的动力学图像，然而，却面临两大鸿沟：时间尺度跨度太大（的动力学行为很难模拟），2.势场模型（对不同体系的差异及合理性）尚待确定。我们的研究工作采用介观统计的方法。包含为三个创新点.1.借助粗粒化方法，研究亚扩散行为及动力学无序.2.与耗散动力学结合，研究催化活性的慢涨落及蛋白质环境效应.并且可以与分子动力学模拟互补，获取微观信息。解释单分子光谱实验。 * 统计热力学STATISTICAL THERMODYNAMICS 赵南蓉 Tel:化学馆308zhaonanr@scu.edu.cn 20世纪的文明是微观的，我认为21世纪微观和宏观应结合成一体。20世纪是越小越好，觉得小的是操纵一切的，而我猜测，21世纪将要把微观和宏观整体的联系起来，这不光是影响物理，也会影响到生命的发展…… —李政道《21世纪的100个科学难题》 热力学回顾 统计热力学的历史和发展 与统计相关的现代学科前沿 课程大纲及要求 一、热力学回顾及统计热力学简述 热力学（THERMODYNAMICS） 研究对象：宏观体系 研究方法：在大量实验观测的基础上，引入概念，推导规律。 宏观热力学量之间的关系 预测变化的方向和限度 宏观热力学量与实验可测量之间的关系 热力学第一定律 能量的守恒和转化定律 热力学第二定律 不可逆性, 方向性 Maxwell 关系式 热力学关系式 热力学量 实验可测量 统计力学（STATISTICAL MECHANICS） 研究对象：宏观体系 研究方法：在微观分子的层次上，引入统计的原理和方法，概率的概念，分布的概念，推导宏观规律 联系宏观规律与微观结构 热力学性质 微观力学性质 压力、热容、熵等 振动、转动、分子间力 大量微观粒子构成的宏观系统 微观结构和运动 →宏观性质 宏观性质 →宏观性质 返回章首 统计热力学 热力学 量子力学 PVT关系 热性质 分子结构 分子能级 分子间力 统计热力学 化学热力学 微观 微观到宏观 宏观