版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1StatisticalThermodynamics任課教師:劉偉材料科學(xué)與工程系第六章(1)2經(jīng)典熱力學(xué)-平衡態(tài)熱力學(xué)TAPAVAUAHASAGA過程:W、Q狀態(tài)A狀態(tài)B準(zhǔn)靜態(tài)過程非準(zhǔn)靜態(tài)過程TBPBVBUBHBSBGB密度、溫度、壓強(qiáng)不均勻不能用狀態(tài)函數(shù)來表示!G標(biāo)準(zhǔn)態(tài)1.定義(體系、函數(shù)、材料性能)2.熱力學(xué)定律3.熱力學(xué)關(guān)系式4.熱力學(xué)平衡1.熱力學(xué)定義2.熱力學(xué)定律4.熱力學(xué)平衡3.熱力學(xué)關(guān)系式統(tǒng)計熱力學(xué)非平衡熱力學(xué)材料性能3經(jīng)典熱力學(xué)-平衡態(tài)熱力學(xué)G溫度壓力單組元二組元多組元相變熱力學(xué)相圖熱力學(xué)界面熱力學(xué)關(guān)鍵問題:如何構(gòu)造G自由能函數(shù)?G曲線隨溫度、壓力和成分如何變化?成分4INTRODUCTIONThermodynamicsisdividedintotwomainsubjects:ClassicalThermodynamicsStatisticalThermodynamicsClassicalThermodynamicsismacroscopicandphenomenalogicalStatisticalThermodynamicsismicroscopic
QuantumbehavioroftheatomsofthematerialsStatisticalmechanicsconcepts,strategiesMathematicalmethodsconnectthemicroscopicbehaviorofmaterialswiththeirmacroscopicproperties.5ClassicalThermodynamicsMacroscopicthermodynamicbehaviorVariouslawsofphysicsMathematicalprinciplesMeasuredpropertiesofamaterial.Thephenomenologicalapproachhastwomainings:First,itdoesnottelluswhyamaterialbehavesthewayitdoes.Forexample,whyenthalpyincreasewhenchangingcondition?ClassicalThermodynamicscannottellus!Thesecondthingwedonotgetfrommacroscopicthermo-dynamicsistheabilitytopredictfromfirstprincipleshowamaterialwillbehave.6StatisticalThermodynamicsRelationshipbetweenClassicalandStatisticalThermodynamics:Macroscopicsystemsareonlythemanifestationofmicroscopicbehavior.Themicroscopicbehaviorgivesusalltheinformationweneedtoanalyzethemacroscopicsystembecausethemacroscopicsystembehavesinanaverageway.Microscopicstates------Quantummechanics7StatisticalThermodynamicsBasicconcepts
Boltzmannstatisticsandpartitionfunction
ConnectingMacroscopicandMicroscopicThermo-dynamics
Ensemblestatistics8StatisticalThermodynamicsBasicConcepts:ParticlesEnergyLevelsPopulationsMacrostatesMicrostatesProbabilities9Particles
InteractingParticlesNon-interactingParticlesBoltzmannStatistics
ClassicalParticlesIdenticalindistinguishableIdenticaldistinguishableLocalizedParticlesNotLocalizedParticlesBose-EnsteinStatisticsFermi-DiracStatisticsEnsembleStatistics10ParticlesTwoparticlesBoltzmannstatisticsAB---------AB---------ABAB---BA---A---BB---A---AB---BA123ThreepossiblequantumstateLocalizedparticles波函數(shù)局限在空間不同范圍,彼此沒有重疊。11ParticlesTwoparticlesBose-Einsteinstatistics123AA---------AA---------AAAA---A---A---AAIdenticalParticlesIdenticalTheoryWaveFunctionSymmetryAntisymmetry(S=0,1,2,…)NotLocalizedparticles12ParticlesTwoparticlesFermi-Diracstatistics123AA---A---A---AA(S=1/2,3/2,…)NotLocalizedparticles13EnergyLevelsEnergyLevels:energyisquantized
Spectroscopy-MaterialsemitandabsorblightatcharateristicfrequenciesSemiconductor-conductionandforbiddenbandWiththeenergiesorderedfromlowesttohighestandwhereeachparticleinoursystemcanonlyhaveoneofthesespecifiedenergiesatanygivenpointintime.體系每一個分立的能量本征值稱為能級量子化的能量本征值的集合組成本征能譜,構(gòu)成能級的分布。14DegenerateWaveFunctionsQuantumStatesN-FoldDegenerate體系的運動狀態(tài)稱為量子態(tài),用波函數(shù)來描述。屬于同一能級的不同量子態(tài)數(shù)稱為該能級的簡并度。15PopulationsPopulationTheaveragenumberofparticlesthathavetheenergyibythenameniIfthesystemisclosed:EnergyLevelsDegeneratePopulations16Macrostates17宏觀狀態(tài)(宏觀態(tài))的確定是要求規(guī)定每個能級上有多少個粒子,而不關(guān)心是哪些粒子。規(guī)定每個粒子在哪一個能級上,如果能級是簡并的,同一個能級上有多個量子態(tài),那么還要確定每個粒子處于哪個能級的哪個量子態(tài)上。181920212223Microstates微觀狀態(tài)的確定是規(guī)定每個粒子在哪一個能級上,如果能級是簡并的,同一個能級上有多個量子態(tài),那么還要確定每個粒子處于哪個能級的哪個量子態(tài)上。一種宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù),也就是一種分布對應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)。體系的每一個微觀態(tài)對應(yīng)著一個特定的宏觀態(tài),而一個宏觀態(tài)對應(yīng)多個微觀態(tài)。24Microstates25Microstates26Microstates27Microstates28Microstates29MicrostatesDoesadistributionchangemakeamacrostatehavemoreorfewermicrostates?30Microstates31Microstates32Microstates33ProbabilitiesMacrostate1Macrostate2N1N2>P1P2>Thetotalprobabilityoffindingamicrostatethatcorrespondstothemacrostatewithmoremicrostatesishigher.Macrostateswithfewermicrostatesassociatedwiththemarelessprobablesincetherearefewerdetailedwaysofconfiguringthesystemtocomeupwiththatmacrostate.34ProbabilitiesProbabilitiesofthedifferentwaysIcandistributeenergyEintheenergylevelsi
ofaclosedsystemofNidenticalparticles.Findingthemostlikelyconfigurationofasystem,thatisthemostlikelymacrostateIneedtodeterminewhichmacrostatehasthemostmicrostatesandalsohastherighttotalenergyandnumberofparticles.Tofindthismacrostatewecanmaximizethefunction:35BoltzmannDistribution36BoltzmannDistribution37BoltzmannDistribution38BoltzmannDistribution39BoltzmannDistribution40BoltzmannDis
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 二零二五年度個人承包物流配送合同3篇
- 2025涉外合同的相關(guān)事項
- 二零二五年度幼兒園園長任期教育信息化與智慧校園建設(shè)合同3篇
- 2025年度養(yǎng)豬場養(yǎng)殖保險與風(fēng)險防控合作協(xié)議3篇
- 2025年度店面轉(zhuǎn)讓定金及后續(xù)培訓(xùn)服務(wù)協(xié)議3篇
- 2025年度農(nóng)副產(chǎn)品電商平臺售后服務(wù)合作協(xié)議3篇
- 二零二五年度物流倉儲經(jīng)營權(quán)承包管理協(xié)議書3篇
- 二零二五年度農(nóng)村房屋買賣與景觀設(shè)計合同2篇
- 2025年度專利技術(shù)許可及推廣應(yīng)用協(xié)議3篇
- 二零二五年度內(nèi)墻膩子施工與智能家居安防系統(tǒng)合同3篇
- 《調(diào)水工程設(shè)計導(dǎo)則SL-T430-20XX-條文說明》
- 第二單元自測卷(試題)2023-2024學(xué)年統(tǒng)編版語文四年級下冊
- 六年級上冊數(shù)學(xué)應(yīng)用題分類練習(xí)100道
- 土方開挖過程中的文物保存方案
- 臨時安全用電要求安全培訓(xùn)
- 水稻田稻鴨共棲技術(shù)要點
- 肺功能科室工作報告
- 如何訓(xùn)練寶寶獨立就寢
- 血常規(guī)報告單
- 寶寶大便觀察及護(hù)理課件
- 學(xué)校最小應(yīng)急單元應(yīng)急預(yù)案
評論
0/150
提交評論