热力学统计物理研究什么系统

❶ 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。

❷ 热力学是统计物理学吗

热力学不是统计物理学，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派迟知的。
热力学是一门极其优美的理论，只使用最简单的数学方法，通过四大基本定尘消律，也就是热零定律、热一定律、热二定律、热三定律。完全不依靠实验，仅从四大基本定律推导出旦岁整个理论体系。
统计物理学则要使用复杂的数学方法，还要依靠实验。

❸ 热力学中的系统是指什么

化学热力学基本概念：拿兄瞎
热力学中的系统是指我们要研究的内容或对象，是具有一定种类和一定数量的物质。在系统之外尘做又与系统密切相关部分则称为环境，是与系统有密切联系的周围部分（外界）。
系统可分为三类：1，敞开系统（系统与环境间有物质能量交换，例如在烧杯中进行的化学反应）2，封闭系统（系统与环境间只有能量交换，例如一只玻璃杯装消空上开水并盖紧盖子）3，孤立系统（系统与环境间无物质交换也无能量交换，例如弹式热量计中的化学反应）

❹ 为什么要学习热力学统计物理

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、逗行余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山滚等的状态函数，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。
希望能帮到你带掘。

❺ 热力学是什么

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扰竖亩作用。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。热力学第缓森一定律反映了能量守恒和转换时应该遵从的关系，它引进了系统的态函数——内能。热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。

热学中一个重要的基本现象是趋向平衡态，这是一个不可逆过程。例如使温度不同的两个物体接触，最后到达平衡态，两物体便有相同的温度。但其逆过程，即具有相同温度的两个物体，不会自行回到温度不同的状态。

这说明，不可逆过程的初态和终态间，存在着某种物理性质上的差异，终态比初态具有某种优势。1854年克劳修斯引进一个函数来描述这两个状态的差别，1865年他给此函数定名为熵。

1850年，克劳修斯在总结了这类现象后指出：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化，这就是热力学第二定律的克氏表述。几乎同时，开尔文以不同的方式表述了热力学第二定律的内容。

用熵的概念来表述热力学第二定律就是：在封闭系统中，热现象宏观过程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大值时，系统到达平衡态。第二定律的数学表述是对过程方向性的简明表述。

1912年能斯脱提出一个关于低温现象的定律：用任何方法都不能使系统到达绝对零度。此定律称为热力学第三定律。

热力学的这些基本定律是以大量实验事实为根据建立起来的，在此基础上，又引进了三个基本状态函数：温度、内能、熵，共同构成了一个完整的热力学理论体系。此后，为了在各种不同条件下讨论系统状态的热力学特性，又引进了一些辅助的状态函数，如焓、亥姆霍兹函数(自由能)、吉布斯函数等。这会带来运算上的方便，并增加对热力学状态某些特性的了解。

从热力学的基本定律出发，应用这些状态函数，利用数学推演得到系统平衡态各种特性的相互联系，是热力学方法的基本内容。

热力学理论是普遍性的理论，对一切物质都适用，这是它的优点，但它不能对某种特殊物质的具体性质作出推论。例如讨论理想气体时，需要给出理想气体的状态方程；讨论电磁物质时，需要补充电磁物质的极化强度和场强的关系等。这样才能从热力学的一般关系中，得出某种特定物质的具体知识。

平衡态热力学的理论已很完善，并有广泛的应用。但在自然界中，处于非平衡态的热力学系统(物理的、化学的、生物的)和不可逆的热力学过程是大量存在的。因此，这方面的研究工作十分重要，并已取得一些重要的进展。

目前，研究非平衡态热力学的一种理论是在一定条件下，把非平衡态看成是数目众多的局域平衡态的组合，借助原有的平衡态的概念描述非平衡态的热力学系统。并且根据“流”和“力”的函数关系，将非平衡态热力学划分为近平衡区(线性区)和纤槐远离平衡区(非线性区)热力学。这种理论称为广义热力学，另一种研究非平衡态热力学的理论是理性热力学。它是以热力学第二定律为前提，从一些公理出发，在连续媒质力学中加进热力学概念而建立起来的理论。它对某些具体问题加以论证，在特殊的弹性物质的应用中取得了一定成果。

非平衡态热力学领域提供了对不可逆过程宏观描述的一般纲要。对非平衡态热力学或者说对不可逆过程热力学的研究，涉及广泛存在于自然界中的重要现象，是正在探讨的一个领域。如平衡态的热力学和统计力学的关系一样，从微观运动的角度研究非平衡态现象的理论是非平衡态统计力学。

2004-06-20 选自：《物理学简史》

❻ 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。

❼ 统计热力学的应用

统计热力学是宏观热力学与量子化学相关联的桥梁。通过系统粒子的微观性质（分子质量、分裤昌中子几何构型、分子内及分子间作用力等），利用分子的配分函数计算胡山系统的宏观性质。由于热力学是对大量粒子组成的宏观系统而言，这决定统计热力学也是研究大量粒子组成的宏观系统，对这种大样本系统，最合适的研究方法就是统计平均方法。

❽ 热力学理论研究的体系是什么

你这里的体系是指被研究的对象（即系统）还是指理论体系的框架结构。

如是前者，那就是热力学系统（由大量微观粒子构成的宏观系统）

理论框架则是四个普适的基本定律，尤其是第一和第二定律（逻辑大前提）和具体系统的物态方程（逻辑小前提），通过定伍启义若干热力学函数（常见的是温度、内能、焓、亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能），然后经严密逻辑推理，导出热力学系统各宏观咐橘启性质之间的关系或宏观性质的变化规律。

以上只是简单衡如归纳，并不很全面。如有不明欢迎追问。

❾ 什么是统计热力学其对象和任务是什么

统计热力学从粒子的微观性质及结构数据出发，以粒子遵循的力学定律为理论基础；用统计的方法推求大量粒子运动的统计平均结果，以得出平衡系统各种宏观性质的值。

研究对象：大量粒子构成的集合体

研究方法
统计力学的方法,应用几率规律和力学定律求出大量粒子运动的统计规律。

优点
揭示了体系宏观现象的微观本质，可以从分子或原子的光谱数据直接计算体系平衡态的热力学性质。

缺点
受对物质微观结构和运动规律认识程度的限制。

统计系统的分类与术语
①粒子(子)：组成系统的分子，原子，离子等的统称。
②独立子系统：粒子间相互作用可忽略的系统。如理想气体，完美晶体。
③相依子系统：粒子间相互作用不能忽略的系统。如真实气体，液体。
④定域子系统(可辨粒子系统)：粒子有固定的平衡位置，运动是定域的；如固体。
⑤离域子系统(全同粒子系统)：粒子处于混乱的运动中，无法分别，粒子彼此是等同的。如：气体，液体。

❿ 什么是热力学系统

热力学系统是指由大量微观粒子组成，并与其周围环境以任意方式相互作用着的宏观客体。热力学的研究对象，简称系统，或热力系、热力系统。它不仅是宏观的，而且是有限的。热力系与环境之间的界限称为分界面。分界敏明可以是真实的或虚拟的 ，固定的或移动的。一般把系统的周围环亮野境称为系统的外界或简称外界。
根据系统与外界相互作用的情况可对系统进行分类：与外界没有任何相互作用的系统称为孤立系统；与外界有能量交换但没有物质交换的系统称敬拿喊为封闭系统，简称闭系；与外界既有能量交换又有物质交换的系统称为开放系统，简称开系。还可以根据组成系统的物质的化学性质对系统进行分类：由一种化学纯的物质构成的热力学系统称为单元系，因为它只含有一种化学组分，也就是只有一种分子；由两种或两种以上的化学组分构成的系统称为多元系。也可根据系统各部分的性质对系统定义：各部分的所有性质完全一样的系统称为均匀系，又称单相系 ；当系统的各部分的性质有差异时，称此种系统为非均匀系；如果整个系统是不均匀的，但可分成若干个均匀的部分，则称为复相系（见相和相变）。
严格意义上的封闭系统、孤立系统在自然界是不存在的。它们作为特定的分析对象而被引用只是一种近似，其目的是使问题在研究时得以简化。