什么叫热物理学什么叫统计物理学

㈠ 统计物理学和热力学比较，在研究方法上各有哪些特点

一、热力学与统计物理的研究对象、方法与特点
研究对象：宏观物体热性质与热现象有关的一切规律。
方法与特点：
热力学：
以大量实验总结出来的几条定律为基础，应用严密
逻辑推理和严格数学运算来研究宏观物体热性质与
热现象有关的一切规律。
较普遍、可靠，但不能求特殊性质。
统计物理：
从物质的微观结构出发，考虑微观粒子的热运动，
通过求统计平均来研究宏观物体热性质与热现象有
关的一切规律。
可求特殊性质，但可靠性依赖于微观结构的假设，
计算较麻烦。
两者体现了归纳与演绎不同之处，可互为补充，取长
补短。
宏观与微观的关系：
微观粒子的热运动与系统的各种宏观热
现象之间存在着内在的联系。宏
观量等于微观量的统计平均
值。
宏观与微观
宏观现象与宏观量：
宏观现象即一个系统所表现出来的各
种物理性质以及这些性质的变化规律。描述一个系统宏观
性质的物理量称为宏观量。例：
P
、
V、
T
、
E
、
C等。
微观运动与微观量：
微观运动即系统内部的微观粒子的热
运动。描述微观粒子热运动的
物理量称为微观量。例：
m
、
v
、

等。
二、热力学理论的发展
1 经典热力学
1824
年：
卡诺定理：
卡诺（Carnot）
1840’s：热力学第一定律：
能量守恒定律
迈尔（Mayer）、焦耳(Joule)
1850’s：热力学第二定律、熵增加原理：
克劳修斯（Clausius）、开尔文（Kelvin）：
1906
年：
热力学第三定律：
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)
•
不涉及时间与空间；
•
以平衡态、准静态过程、可逆过程为模型；
•
经典热力学



静热力学。
经典热力学特点：
（
1
）线性非平衡态热力学
翁萨格（Onsager），1968年诺贝尔奖
2 非平衡态热力学（1930’s）
（
2
）非线性非平衡态热力学
普里果金（Prigogine），1977年诺贝尔化学奖
Lars Onsager
(1903-1976)
Llya

Prigogine
(1917-2003)
•
工程热力学
•
有限时间热力学
•
……
3 现代热力学
三. 统计物理理论的发展
量子统计理论：

普朗克（
Planck
（
1858~1947
））爱因斯坦
（ Einstein
（
1879~1955
））、玻色、费米、狄拉克等将量子
力学理论与统计理论相结合，建立并完善了量子统计理论。
起源：
气体分子动理论（
Kinetic Theory of Gases
）
第一个气体分子动理论模型的提出：
1738
年，由瑞士物理学
家柏努利（
Daniel Bernoulli
）提出。
统计物理系统理论的建立：
奥地利物理学家玻尔兹曼
（
Ludwig Bottzmann， 1844~1906
）、美国科学家吉布斯
（ J. Willard Gibbs，

1839~1903
）等人做了统计物理奠基性
的工作，发展了统计系综理论，从而
真正开创了统计物理的
系统理论。
吉布斯
(Josiah Willard
Gibbs,1839-1903),
美国
理论物理学家,统计系
综理论的首创者
柏努利（
Daniel
Bernoulli，1700-
1782)
1
）提出柏努利原理
2
）从气体粒子碰撞
容器壁的观点说明压
强，最早采用数学方
式表述气体运动论。
麦克斯韦（
James
Clerk Maxwell 1831-
1879)
从事电磁理论、分子
物理学、统计物理
学、光学等方面的研
究，建立的电磁场理
论。

㈡ 请问前辈们统计物理与热力学物理有什么关系

热力学是用宏观的方法研究热现象,统计物理学是用微观的方法研究热现象.虽然两者都是研究热现象的,但理论体系是完全不一样的.热力学是一门极其优美的理论,只使用最简单的数学方法,通过四大基本定律,也就是热零定律、...

㈢ 四大力学的热力学与统计物理

该部分是研究热运动的规律和热运动对物质宏观性质的影响。热力学是热运动的宏观理论，用“唯象”的方法，回避了宏观物体的微观结构，使用有限的宏观量（如温度、能量、体积、熵、比热等）来描述，这种描述的基础是能量守恒等几个来自实践经验的宏观基本规律（热力学第零~~第三定律）。统计物理是热运动的微观理论，它用统计的方法去处理复杂的微观运动，认为物质的宏观性质可看成是大量粒子运动的集体表现，宏观量是微观量的某种统计平均值。热力学和统计物理是针对宏观和微观这两个极端情形发展起来的，是相辅相成的。

㈣ 什么是热物理

第八章 热物理学简介
§8 - 1 热力学平衡的基本概念
一 热物理学概述
研究的是热运动（宏观物体中大量微观粒子的无规运动。物体的各种宏观性质，例如物体的力学性质、电磁性质和化学性质等均受热运动的影响）的规律及其对物质宏观性质的影响，以及与物质其他各种运动形式之间的相互转化规律。
理论基础：
● 热力学（宏观理论）
基本研究方法：热力学以基本规律（第一定律、第二定律等）为基础，应用数学方法，通过逻辑推理和演绎，得出有关物质各种宏观性质之间的关系，以及宏观物理过程进行的方向和限度等方面的结论。
热力学定律的普适性：具有高度的可靠性和普遍性。
● 统计物理学（微观理论）
基本研究方法：认为物质的宏观性质是大量微观粒子运动的集体表现，而宏观量是微观量的统计平均值。
特点： 阐明了热力学定律的统计意义
理论结果也往往是近似的。
● 热力学方法与统计物理学方法的相互结合和渗透

二 热力学系统的平衡态
● 热力学系统：在给定范围内，由大量的微观粒子所组成的宏观物体。
● 外界或环境： 对所研究的热力学系统能够发生相互作用的其他物体。
● 孤立系：与外界没有任何相互作用的热力学系统。
● 封闭系：与外界有能量交换，但没有物质交换的热力学系统。
● 开放系：与外界既有能量交换，又有物质交换的热力学系统。
● 平衡态：热力学系统内部没有宏观的粒子流动和能量流动的状态，这时系统的各种宏观性质不随时间变化。
三 态参量和态函数
● 微观量：描述组成该系统的微观粒子的运动及其固有性质的量，如粒子的动量、能量和固有磁矩等。
● 宏观量：描述组成该系统的大量微观粒子集体表现出来的宏观性质的量，如气体的容积、压强和总能量等。
● 态参量：可以独立改变的，并足以确定热力学系统平衡态的一组宏观量。
几何参量：如气体的体积、固体的应变
力学参量：如气体的压强、固体的应力
化学参量：如各化学组分的质量和摩尔数
电磁参量：如电场和磁场强度、电极化和磁化强度
●态函数：平衡态确定的其他宏观量，可以表达为以态参量为自变量的函数。
●单相系（均匀系）：各部分的性质完全一样的热力学系统。
●复相系：如果整个系统不是均匀的，但可以分为若干个均匀的部分，即可以分为若干个相。
四 热力学第零定律 温度
●热力学第零定律(热平衡定律)：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此也必定处于热平衡。
●热力学第零定律表明，处在同一平衡态的所有系统都具有一个共同的、决定系统热平衡的宏观性质 温度。
温度的特征：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度
◇ 温度计
◇ 温标：温度的数值表示法。
◇ 理想气体温标:用气体温度计(气体为测温物质)来实现。
定体气体温度计：
: 定体气体温度计与待测系统达到热平衡时的温度值;
p: 测得的并经过修正的气体温度计中的气体压强值;
规定 与p成正比
, (8. 1)
a ?确定
规定纯水的三相点(水、冰和水蒸汽三相平衡共存的温度)=273.16 K，
ptr =(在水的三相点时所测得的)该气体温度计中气体的压强，则
.
将该式所确定的比例系数a代入式(8. 1)，可得
.
实验表明，用不同的气体作为测温物质，由上式定出的温标基本相同，稍有差别。在温度计内气体密度(或压强ptr)趋于零的极限情况下，它们都趋于一个共同的极限温标理想气体温标，用它计量的温度为
. (8. 2)
◇ 热力学温标（在热力学第二定律的基础上引入的一种不依赖于物质的具体测温性质的温标）
用该温标确定的温度，称为热力学温度或绝对温度：热力学温度是基本的物理量，其单位为K(kelvin，开尔文，简称开)。 把水三相点温度 规定为热力学温标的基本固定温度，按定义永久不变。
◇ 摄氏温标的新定义
规定它由热力学温标导出，摄氏温度t定义为
. (8. 3)
◇ 可以证明，在理想气体温标适用的温度范围内，理想气体温标与热力学温标是一致的。

五 物态方程
1、 物态方程的定义
在平衡态下，热力学系统的温度和态参量之间的函数关系。
2、 理想气体的物态方程
一个重要的理论模型，它反映了各种气体在密度趋于零时共同的极限性质。
理想气体的物态方程是
, (8. 4)
气体物质的量
摩尔气体常量
3、 实际气体的物态方程
对于实际气体，人们导出了各种类型的物态方程：
● 范德瓦耳斯方程（是对气体的结构作了一些简化假设后推导出来的）
对于1 mol气体有
, (8. 5)
其中Vm是气体的摩尔体积，a和b是由实验测定的常量(见表25-2)，它们分别是考虑到分子之间的吸引力和分子本身的大小而引进的修正。
● 卡末林昂内斯方程(形式上比较复杂，然而准确度较高的经验公式)。
, (8. 6)
或 , (8. 7)
式中的 或 等系数分别称为第一、第二、第三、第四……位力系数。它们都是与实际气体性质有关的温度的函数，可用实验来测定。

答疑：What is a triple point（纯水、纯冰和水蒸汽三相平衡共存的温度）?
物质的气、液、固三态，在一定情况可以共存：
冬天的火锅：水、汽态共存。
夏天冷饮内置冰块：水、汽、固态共存。
但要得到确定的实验规律，需把单一的纯物质（如纯水）密封在封闭的容器中，研究它处在热平衡态下的性质。

水的三相点设备
三相点管置于存有冰水混合物的保温瓶中。三相点管内存有纯冰、纯水和水蒸气，三者平衡共存。三相点管中央置温度计管。
关键是获得真正纯的不含杂质的三相共存，是获得三相点的关键。据溶液结冰时先结出的是纯溶剂的原理可解决此问题。实验步骤：
1） 将三相点管浸入冰水混合物中半小时，使其温度降至0度左右。
2） 将压碎的干冰装入温度计管，使三相点管内的水围绕温度计管的外壁形成一层冰衣。
3） 当冰衣厚度达5～10mm时，将温度计管内的干冰换成温水，使冰衣沿温度计管外壁薄薄地融化一层。由于杂质都留所融化的水里，所以在温度计管外壁周围就实现了纯水、纯冰和水蒸气的三相共存状态。

§8 - 2 热力学第一定律
一 热力学过程与功
●热力学过程：当热力学系统的状态随时间变化时，叫经历了一个热力学过程（简称过程）。
●非静态过程：在热力学过程中，系统往往经历了一系列的、不能简单地用态参量和态函数来描述的非平衡态，这种过程称为非静态过程。
●准静态过程：在准静态过程进行中的每一时刻，系统都处于平衡态，这只有在过程进行得“无限缓慢”的条件下才可能实现。
一个系统的热平衡态可用少数宏观参量（p ，T，V）来描述，它在参量空间（p – V相图）上用一个点来表示，因此准静态过程可用p - V图上的一条曲线来表示。

图25 - 2 带有活塞的容器 图25 - 3 准静态过程的功

● 元功
若流体体积的变化为 ，外界对流体所作的元功为
. (8. 8)
① 当系统被压缩时，dV < 0，A > 0，外界对系统作正功；
② 当系统膨胀时，dV > 0，A < 0，外界对系统作负功。
●在一个有限的准静态过程中，系统的体积由V1变为V2，外界对系统所作的总功为
. (8. 9)
● 功不是由系统的状态唯一地确定的，功不是态函数。在无限小过程中所作的元功不是态函数的全微分，记为 而不是dA.
在一般情况下，准静态过程中的元功可写为
,
: 广义坐标或外参量; : 广义位移，
: 广义力。
广义位移 广义力 元功
△S（液膜面积改变） γ（ 单位长度的表面张力） △S.γ（外界做功）
(体积) (压强) .
(角位移) M（力矩） M .
(电荷) (电动势) .
二 热力学第一定律
在系统经历的一个热力学过程中,外界对系统所作的功A与系统从外界吸收的热量Q之和，等于热力学系统终态2和初态1的内能之差
, (8. 10)
热力学第一定律是包含热量交换在内的能量守恒定律。
若热力学系统经历一个无穷小的过程，
. (8. 11)
对于简单系统， ，有
. (8. 12)
● 内能U是（热平衡）态函数（是物质中分子运动的动能和势能之和），dU是态函数U的全微分，它与达到这个状态所经历的具体过程没有关系。
● 功和热量则都与具体的过程有关，Q和A仅用来表示无限小过程中的无限小量，它们都不是态函数的微量差，即它们都不是全微分，尽管Q和A都不是全微分，但它们之和dU却是全微分，是与过程无关的。

三 焓
当用热力学第一定律来讨论等压过程时，引进态函数焓H.
在有限的等压过程中系统从外界吸收的热量为

.
定义焓为
, (8. 13)
●焓的重要特性：
在等压过程中，系统从外界吸收的热量等于系统的焓的增量
, (8. 14)
● 焓是一个态函数，
它由热力学系统的状态确定，对于既不等压也不等体的过程同样可用。例如，体系在压强和体积两者都不同的状态之间变化，对终态和初态各有 , .
两式相减，可以得到一个普遍的公式，即
. (8. 15)
对于等压过程，有
. (8. 16)
在过程中系统从外界吸收的热量
，对于等体过程 ，
，对于等压过程.
在热力学中，我们感兴趣的是态函数U和H的改变量。
四 热容
一个系统在某一过程中温度升高1K所吸收的热量。
定体热容 , (8. 17)
定压热容 . (8. 18)
摩尔热容 ：1mol物质的热容；
比热容或比热c：单位质量物质的热容.
● 定体热容＝？
在等体过程中，由
. (8. 19)
● 定压热容 与定体热容 之间的关系
(8. 20)
证明思路：
1）求内能U(V,T)的全微分
(8. 21)
2) 用热力学第一定律导出系统所吸收的热量Q的表达式
. (8. 22)
3) 由定压热容的定义
,
4）由 和上式可得
.
证毕。

㈤ 热力学，统计力学包括在力学中吗

• 热力学，统计力学不包括在力学中。

• 热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时系统与外界相互作用(包括能量传递和转换)的学科。

• 统计力学(又叫统计物理学)是研究大量粒子(原子、分子)集合的宏观运动规律的科学。统计力学运用的是经典力学原理。由于粒子的量大，存在大量的自由度，虽然和经典力学应用同样的力学规律，但导致性质上完全不同的规律性。不服从纯粹力学的描述，而服从统计规律性，用量子力学方法进行计算，得出和用经典力学方法计算相似的结果。从这个角度来看，统计力学的正确名称应为统计物理学。

㈥ 简述经典热力学与统计热力学的区别与联系

用统计方法研究的叫统计力学，和传统的热力学不一样，所谓热力学就是指从热力学四大定律出发，纯粹依靠数学推导而得出整个理论系统。虽然从实际应用上来讲，二者应用的领域大致相同，但从理论上来讲却是完全不一样的，统计力学从微观的分子、原子出发研究热现象，因而要依赖实验的精度，而热力学是一种纯粹的惟像的理论，因而只要四大定律不违背事实，热力学理论所推导出的一切结果就都没有问题。这正是热力学独有的优越性，因此爱因斯坦对热力学理论的优美性大为欣赏，实践也证明，到今天为止，物理学所有相关理论都被量子力学渗透了，像什么量子电动力学，相对论量子力学。唯有热力学仍然自成体系。

㈦ 什么是物理学

物理是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。是一门以实验为基础的自然科学,物理学的一个永恒主题是寻找各种序（orders）、对称性（symmetry）和对称破缺（symmetry-breaking）守恒律（conservation laws）或不变性（invariance）.

物理学分支
● 经典力学及理论力学(Mechanics)研究物体机械运动的基本规律的规律
● 电磁学及电动力学(Electromagnetism and Electrodynamics)研究电磁现象，物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律
● 热力学与统计物理学(Thermodynamics and Statistical Physics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现
● 相对论和时空物理(Relativity)研究物体的高速运动效应，相关的动力学规律以及关于时空相对性的规律
● 量子力学(Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律
此外，还有： 粒子物理学、原子核物理学、原子分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学、声学、电磁学、光学、无线电物理学、热学、量子场论、低温物理学、半导体物理学、磁学、液晶、医学物理学、非线性物理学、计算物理学和空气动力学等等。
通常还将理论力学、电动力学、材料力学、热力学与统计物理学、量子力学统称为力学。

㈧ 热力学与统计物理学怎么学

你好，
热力学（thermodynamics）是自然科学的一个分支，主要研究热量和功之间的转化关系。热力学是研究物质的平衡状态以及与准平衡态，以及状态发生变化时系统与外界相互作用（包括能量传递和转换）的物理、化学过程的学科。热力学适用于许多科学领域和工程领域，如发动机，相变，化学反应，甚至黑洞等等。
热力学，全称热动力学，是研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科；它着重研究物质的平衡状态以及与准平衡态的物理、化学过程。
热力学是热学理论的一个方面。热力学主要是从能量转化的观点来研究物质的热性质，它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时遵从的宏观规律。热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。热力学三定律是热力学的基本理论。
定律
第零定律
两个热力学系统均与第三个系统处于热平衡状态，此两个系统也必互相处于热平衡。
热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和温度的测量方法。定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系。它为建立温度概念提供了实验基础。这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。而温度相等是热平衡之必要的条件。
希望能帮到你。

㈨ 前辈们统计物理与热力学物理有什么关系

热力学是从宏观角度去研究热运动，并总结出了热力学1、2、3定律。
统计物理认为宏观物体是由无数微观粒子组成，大量微观粒子的热运动具有统计平均性，可以研究热运动的本质，并且将热力学1、2、3定律归结于一个统计原理，并利用统计的方法解释了涨落现象。
这就是热力学与统计物理的差别吧...