1、第四章 统计物理学基础4-1 统计物理的基本概念一、物质的微观模型热力学系统 （热力学研究的对象） ：大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观体系。 外界 ：热力学系统以外的物体。微观粒子体系的基本特征 (1)分子 (或原子 )非常小。(2)热力学系统所包含的微观粒子数非常巨大 .(3)分子之间存在相互作用力 -分子力 .(4）分子或原子都以不同的速率不停地运动。分子之间相互作用力 -分子力与分子间距离关系为斥力且 减少时 f急剧增加为平衡态， f=0为吸引力且 增加时 f先增加再减少注意 d 可视为分子力程；数量级在 10-10-10-8m数量级，可看作分子直径（有效直径）。分子力是电磁力，远
2、大于万有引力。fd宏观量 状态参量 描写热力学系统宏观状态的参量。如 压强 p、 体积 V、 温度 T 等。微观量： 描述系统内个别微观粒子特征和运动状态的物理量。 如分子的质量、 直径 、 速度 、 动量 、能量 等。宏观量与微观量有一定的内在联系。统计物理学任务之一是建立宏观量与微观量的统计平均值的关系。二、系统 状态的描写在这过程中，各点密度、温度等均不相同，这就是非平衡态 。但随着时间的推移，各处的密度、温度、压强等都达到了均匀，无外界影响，状态保持不变，就是 平衡态 。设一容器，用隔板将其隔开，当隔板右移时，气体分子向右边扩散，平衡态 : 在无外界的影响下，系统的宏观性质不随时间改变
3、的稳定状态。假想把箱子分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。例如： 粒子数说明 ：平衡态是一种理想状态处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞， 每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间 改变。平衡态是一种热动平衡状态方程理想气体物态方程(状态方程 )当 系统处于平衡态时，三个状态参量存在一定的函数关系：三、分子热运动的无序性和统计规律性什么是统计规律性 (statistical regularity)大量偶然性 从 整体上 所体现出来的 必然性 。例 . 扔硬币从入口投入小球 与钉碰撞落入狭槽为 清楚起见 , 从正面来观察。( 偶然 )隔板铁钉统计规律和方法伽尔顿板大量偶然事件整体所遵循的规律 统计规律。再投入小球：经一定段时间后 , 大量小球落入狭槽。分布情况： 中间多，两边少。重复几次 ，结果相似。单个小球运动是随机的 ,大量小球运动分布是确定的。统计规律和方法伽尔顿板小球数按空间位置 分布曲线四、 统计的基本概念1. 概率 如果 N次试验中出现 A事件的次数为 NA,当N时，比值 NA/N称为出现 A事件的 概率。概率的性质 :(1) 概率取值域为 统计规律特点 :（ 1）只对大量偶然的事件才有意义 .（ 2）它是不同于个体规律的整体规律 (量变到质变 ).(3) 大数量现象在一定宏观条件下的稳定性。
