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量子化學和統計熱力學哪個好

發布時間:2022-08-09 02:07:44

A. 物理化學到底在研究什麼為什麼它這么難學

物理化學是使用物理的手段去解釋化學現象和過程的原因。他是一個基礎理論
物理化學中熱力學根本問題並不是為了關注能量變化,而是關注反應的自發性和方向限度問題。比如你設計一個反應和過程,你得確保它理論可行。憑什麼,憑借熱力學判斷。統計熱力學是試圖在微觀層面解釋宏觀過程。
電化學是熱力學的一個應用,是專門研究化學電源和電解池系統的問題,表面上是能量問題實際還是關注電化學反應發生可能性,需要提供多大電壓促使反映發生,等等。判斷氧化還原過程是它最重要的應用之一。
膠體與界面化學是一個應用很廣泛的分支。它主要在於研究新材料領域。很多不沾水的東西原理都是這方面,包括表面活性劑,溶膠凝膠合成。研究物質吸附的方式有助於研究解吸過程,降解過程,固定合成過程。
化學動力學是在微觀層面上解釋反應的速率問題,一個反應可以發生不代表就可以用。反應幾百年跟不反應沒什麼區別。選擇合適催化劑,找到反應活性中間體,探究反應機理推廣到類似反應的開發設計。以及現在很新的分子穩態和分子反應動態學,飛秒化學。等等
結構化學關注分子過程的模擬,理論上的可能性。具體物質的結構和性質關系,意在改良結構提高性能。
四大化學的基礎武斷地說都是物理化學。
無機化學中的各種雜化,結構,各種反饋配鍵,配合物晶體場理論等等。
有機化學中各種結構,共軛,反應機理,各種活性中間體,自由基化學,碳正離子化學本質都是物理化學。
分析化學中判斷滴定是否可行的條件,絡合常數不都是化學平衡常熟么,氧化還原滴定中需要用到電極電勢。包括儀器分析中的原理部分都是物理化學和物理的知識。
不客氣地說,不懂物理化學,化學水平就是停留在中學只知道是什麼的階段。物理化學就是專門解釋為什麼的問題。
當然你說無機有機分析不都介紹了么,但是那是粗略的或者定性解釋,物理化學讓這些東西系統化。
結構化學源自於物化,但是它的理論很多足夠構建一個新的體系才分離出來,但還是物理化學的內容。

B. 四大化學如果只讓你選一門學,你會選哪一門

分析化學:主要研究測定物質化學組成的方法和相關理論。研究的對象不僅包括無機物也包括有機物。主要是鑒定物質的化學組成,測定有關組分含量以及表徵物質的化學結構,分別屬於定性分析、定量分析和結構分析。物理化學:包括化學熱力學 量子化學 統計熱力學 化學動力學。化學熱力學研究的對象是大量粒子組成的宏觀物質系統;量子化學研究的對象是由個別的電子和原子核組成的微觀系統,研究這種微觀系統對系統的運動狀態;統計熱力學:研究大量微觀粒子組成的結構利用粒子的微觀量求大量粒子的統計平均值進而推求宏觀系統的性質。化學動力學:研究各種因素,是解決物質變化過程的可能性。無機化學:研究元素和非碳氫結構的化合物。是研究無機物質的組成、結構、性質及其變化規律的科學。有機化學:又稱為碳氫化合物的化學,是研究有機化合物的結構、性質、制備的學科,是化學中極重要的一個分支 。(絕非網路,看在手打份上)

C. 熱力學,動力學,量子化學和統計力學之間的關系

摘要 你好,我是任教10年經驗的張老師,教育領域的通識者,希望能通過我的經驗知識幫助到你。

D. 量子力學和熱力學統計物理有哪些重要的概念和結論

量子力學

波和粒子
振動粒子的量子論詮釋
物質的粒子性由能量E 和動量p 刻劃,波的特徵則由電磁波頻率γ 和其波長λ 表達,這兩組物理量的比例因子由普朗克常數h(h=6.626*10^-34J·s) 所聯系。
E=hγ , E=mc^2 聯立兩式,得:m=hγ/c^2(這是光子的相對論質量,由於光子無法靜止,因此光子無靜質量)而p=mv
則p=vhγ/c^{2}(p 為動量)
粒子波的一維平面波的偏微分波動方程,其一般形式
量子力學

dξ/dx=(1/γ)(dξ/dt) [5]
三維空間中傳播的平面粒子波的經典波動方程為
dξ/dx+dξ/dy+dξ/dz=(1/γ)(dξ/dt) [6]
波動方程是借用經典力學中的波動理論,對微觀粒子波動性的一種描述。通過這個橋梁,使得量子力學中的波粒二象性得到了很好的表達。
經典波動方程1,1'式或[6]式中的u,隱含著不連續的量子關系E=hγ和德布羅意關系λ=h/p,由於u=γλ,故可在u=vλ的右邊乘以含普朗克常數h的因子(h/h),就得到
u=(γh)(λ/h)
=E/p
德布羅意
等關系u=E/p,使經典物理與量子物理,連續與不連續(定域)之間產生了聯系,得到統一 .
粒子波 德布羅意物質波
德布羅意關系λ=h/p,和量子關系E=hγ(及薛定諤方程)這兩個關系式實際表示的是波性與粒子性的統一關系, 而不是粒性與波性的兩分.德布羅意物質波是粒波一體的真物質粒子,光子,電子等的波動.
海森堡測不準原理
即物體動量的不確定性乘以其位置的不確定性至少為一個確定的常數。

測量過程
量子力學與經典力學的一個主要區別,在於測量過程在理論中的地位。在經典力學中,一個物理系統的位置和動量,可以無限精確地被確定和被預言。至少在理論上,測量對這個系統本身,並沒有任何影響,並可以無限精確地進行。在量子力學中,測量過程本身對系統造成影響。
要描寫一個可觀察量的測量,需要將一個系統的狀態,線性分解為該可觀察量的一組本徵態的線性組合。測量過程可以看作是在這些本徵態上的一個投影,測量結果是對應於被投影的本徵態的本徵值。假如,對這個系統的無限多個拷貝,每一個拷貝都進行一次測量的話,我們可以獲得所有可能的測量值的機率分布,每個值的機率等於對應的本徵態的系數的絕對值平方。
由此可見,對於兩個不同的物理量A和B的測量順序,可能直接影響其測量結果。事實上,不相容可觀察量就是這樣的,即 。

不確定性
最著名的不相容可觀察量,是一個粒子的位置x和動量p。它們的不確定性Δx和Δp的乘積,大於或等於普朗克常數的一半:
海森堡1927年發現的「不確定性原理」,也常稱為「不確定關系」或者「測不準關系」,說的是兩個不對易算符所表示的力學量(如坐標和動量,時間和能量等),不可能同時具有確定的測量值。其中的一個測得越准確,另一個就測得越不準確。它說明:由於測量過程對微觀粒子行為的「干擾」,致使測量順序具有不可交換性,這是微觀現象的一個基本規律。實際上,像粒子的坐標和動量這樣的物理量,並不是本來就存在而等待著我們去測量的信息,測量不是一個簡單的「反映」過程,而是一個「變革」過程,它們的測量值取決於我們的測量方式,正是測量方式的互斥性導致了測不準關系。[7]
機率
通過將一個狀態分解為可觀察量本徵態的線性組合,可以得到狀態在每一個本徵態的機率幅ci。這機率幅的絕對值平方|ci|2就是測量到該本徵值ni的概率,這也是該系統處於本徵態的概率。ci可以通過將投影到各本徵態上計算出來:
因此,對於一個系綜的完全相同系統的某一可觀察量,進行同樣地測量,一般獲得的結果是不同的;除非,該系統已經處於該可觀察量的本徵態上了。通過對系綜內,每一個同一狀態的系統,進行同樣的測量,可以獲得測量值ni的統計分布。所有試驗,都面臨著這個測量值與量子力學的統計計算的問題。

同樣粒子的不可區分性和量子糾纏
往往一個由多個粒子組成的系統的狀態,無法被分離為其組成的單個粒子的狀態,在這種情況下,單個粒子的狀態被稱為是糾纏的。糾纏的粒子有驚人的特性,這些特性違背一般的直覺。比如說,對一個粒子的測量,可以導致整個系統的波包立刻塌縮,因此也影響到另一個、遙遠的、與被測量的粒子糾纏的粒子。這個現象並不違背狹義相對論,因為在量子力學的層面上,在測量粒子前,你不能定義它們,實際上它們仍是一個整體。不過在測量它們之後,它們就會脫離量子糾纏這狀態。

量子脫散
作為一個基本理論,量子力學原則上,應該適用於任何大小的物理系統,也就是說不僅限於微觀系統,那麼,它應該提供一個過渡到宏觀「經典」物理的方法。量子現象的存在提出了一個問題,即怎樣從量子力學的觀點,解釋宏觀系統的經典現象。尤其無法直接看出的是,量子力學中的疊加狀態,如何應用到宏觀世界上來。1954年,愛因斯坦在給馬克斯·波恩的信中,就提出了怎樣從量子力學的角度,來解釋宏觀物體的定位的問題,他指出僅僅量子力學現象太「小」無法解釋這個問題。
這個問題的另一個例子是由薛定諤提出的薛定諤的貓的思想實驗。
直到1970年左右,人們才開始真正領會到,上述的思想實驗,實際上並不實際,因為它們忽略了不可避免的與周圍環境的相互作用。事實證明,疊加狀態非常容易受周圍環境的影響。比如說,在雙縫實驗中,電子或光子與空氣分子的碰撞或者發射輻射,就可以影響到對形成衍射非常關鍵的各個狀態之間的相位的關系。在量子力學中,這個現象被稱為量子脫散。它是由系統狀態與周圍環境影響的相互作用導致的。這個相互作用可以表達為每個系統狀態與環境狀態的糾纏。其結果是只有在考慮整個系統時(即實驗系統+環境系統)疊加才有效,而假如孤立地只考慮實驗系統的系統狀態的話,那麼就只剩下這個系統的「經典」分布了。量子脫散是今天量子力學解釋宏觀量子系統的經典性質的主要方式。
對於量子計算機來說,量子脫散也有實際意義。在一台量子計算機中,需要多個量子狀態盡可能地長時間保持疊加。脫散時間短是一個非常大的技術問題。
熱力學統計物理

熱力學基本規律
熱力學系統熱力學平衡態
熱力學第零定律溫度
物態方程
准靜態過程功
熱力學第一定律內能力學第二定律
熵和熵增加原理
熱力學特性函數法及其應用
特性函數
特性函數的特徵麥克斯韋關系
開系的熱力學基本方程和熱力學公式
特性函數法的應用
最大功原理
熱力學第三定律
相平衡和化學平衡
熱動平衡判據
單元二相系的平衡克拉珀龍方程
氣液兩相的轉變臨界點和對應態定律
二級相變厄任費斯脫方程
朗道二級相變理論
液HeⅡ與二流體模型
表面效應對相平衡的影響液滴的形成
超導態—正常態的相變及其熱力學理論
臨界現象和臨界指數
多元復相系的平衡條件吉布斯相律
化學反應平衡條件質量作用定律
不可逆過程熱力學
描述方法和局域平衡條件
反應擴散方程
熵平衡方程局域熵增率
線性唯象律昂薩格倒易關系
最小熵產生定理
統計物理學基礎
概率分布
統計平均值
二項式分布及其近似表達式
等概率原理
近獨立粒子運動狀態和系統微觀狀態的描述
近獨立粒子系統的宏觀態分布與微觀狀態數
近獨立粒子系統的最概然分布
系綜理論
系統微觀狀態的描述r空間
統計系綜劉維爾定理
微正則系綜
正則系綜
等溫-等壓系綜
巨正則系綜開系的熱力學公式
系綜理論和經典熱力學系統
量子統計
漲落理論和漲落耗散定理
非平衡態統計理論

E. 學習熱力學與統計物理用誰的書比較好

這個看你的需求了。
1. 入門型:偏科普的。起始熱力學相當簡單,如果高中物理學習的還可以的話,學完微積分,大部分熱力學都不成問題。這類書推薦趙凱華老師的熱學教材,大約是《新概念物理學:熱學》吧,此外費曼物理學講義的熱學部分也很不錯,很有趣。
2. 適中型:適合系統學習。當時我們在清華學的是王誠泰的《統計物理學》,感覺適合快速學會,但有些概念不夠深入。李政道有一本統計物理,網上可以找到電子版,簡潔明了,道理清晰。此外,朗道一套裡面統計力學1,講的透徹,也詳細,幾乎可以當工具書用,但初學稍顯枯燥。
3. 進階與補充。學點量子力學,對統計物理的理解會全面深入一些,感興趣可以看看量子統計的書。此外,物理化學,作為統計、熱力學在化學中的應用,也很有趣,可以對化學反應有更好的認識。
個人淺見,希望對你有幫助。偏重考試的話,推薦汪志誠。此外,你問問他們北大本校的學生用的什麼書。

F. 量子力學和統計熱力學都有隨機的概念,這二者什麼關系

統計熱力學的概率是宏觀概率,認為單個粒子的運動是確定的,大量粒子出現概率性。量子力學是微觀概率,認為單個粒子的運動是概率的,大量粒子出現確定性。

G. 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。

H. 請問你一下固體物理 原子物理 量子物理 熱力學物理與統計那些比較難學

量子物理,要真正把量子物理搞懂了,你沒有研究生水平那基本上在扯淡!量子物理需要的數學功底是很深的,至少《微積分》《數學物理方法》《Matlab》你必須很熟悉……否則要把量子力學搞懂無異於白日做夢!

其次是統計物理(熱力學統計),這個需要的數學知識就比較少了,只需要把《微積分》搞精就可以了。

原子物理主要是些概念,好比高中的化學,化學學得好的話,原子物理的概念並不難,甚至可以進而研究核物理。需要的數學知識主要是《微積分》《數學物理方法》,但是不需要太精通,一般混個及格就可以了。當然,如果要考研的話,那就得和《統計物理》一個層次了。

固體物理雖然如1樓所說,看起來是凌駕在以上三者之上,但是援引的知識卻是一些很淺顯的結論,如果不深究,至少在本科階段,這個應該是最容易學的。。

I. 《物理化學》、《量子化學》,是什麼關系

1.物理化學是本科科目,量子化學是研究生科目
2.物理化學主要研究的包括化學熱力學、化學動力學、電化學、膠體和表面化學、統計熱力學等等,量子化學包括量子力學基礎、簡單應用、原子結構、近似方法、分子結構、群論基礎、群論應用、分子光譜、電子相關、價鍵理論、密度泛函理論以及量子化學計算簡介等
3.也就是說物理化學是量子化學的基礎,量子化學研究的更接近原子,分子方面

J. 數學物理方法、熱力學與統計物理、量子力學、哪個比較難

怎麼說呢,數學物理方法是數學問題,如果是後面的微積分方程和特定函數就足夠讓很多人卡了。熱力學統計物理學,主要的是熱學和統計學,可能相對還是簡單了點。量子力學,可能很多計算都是要結合微積分和定積分或是函數方程的。

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