1、第五章 统计力学基本原理近独立粒子体系的统计规律性近独立粒子体系的热力学性质近独立非定域分子的配分函数理想气体体系的统计规律热力学定律的统计力学解释5-1 引言统计力学是联系物质的微观结构和宏观性质之间的 桥梁 。联系媒介： 配分函数 （分子配分函数或体系配分函数）。配分函数与物质的微观结构数据有关，又与宏观性质温度有关。一、目的从单个分子的性质 宏观性质位置： xi,yi,zi动量： pxi,pyi,pzi质量： mi动、位能 : i ， uij转动惯量： I震动频率： i温度： T压力： p质量： m热力学函数：U,H,S,A,G 平衡常数： Ka速率常数： ka5-1 引言统计力学统计力
2、学二、研究对象 ： 宏观物体 处于热力学平衡态的宏观体系处于热力学非平衡态的宏观体系：三、研究方法 ： 微观方法对分子的微观量求统计平均值四、某些名词术语1.粒子 ：微观粒子5-1 引言经典统计力学平衡态统计力学统计热力学非平衡态统计力学5-1 引言2.体系的分类 按粒子间有无相互作用分类近独立粒子体系 ：理想气体、理想晶体相依粒子体系 ：实际气体、实际晶体 按粒子运动特点分类定域粒子体系 (可别 粒子体系 )：晶体、固体非定域粒子体系 (等同 粒子体系 )：气体封闭体系 热力学 敞开体系孤立体系 统计力学分类经典力学 统计力学粒子 :体系 ： N个粒子5-2 预备知识6维空间子相宇 (空间
3、)6N维空间大相宇 ( 空间)相：运动状态； 宇：空间自由度：确定一个质点或一个体系在空间的位置所必须给出的独立坐标的数目。2-1 体系微观状态的描述一、 经典力学 的描述方法二、 量子力学 的描述方法例： 100N个粒子体系5-2 预备知识粒子 ：体系 ： 一套分布三、 相空间与量子状态之间的关系粒子 ：子相宇中的点 体积元 h3体系 ：大相宇中的点 体积元 h3Nh Planck 常数5-2 预备知识体系的 N个粒子的每一种可区别的分布方式 ,表示体系在这一时刻的一个微观运动状态。2-2 分子运动形式和能级表达式一、分子的运动形式平动、转动、振动、电子运动、核运动二、子的能级表达式三维平动子、刚性转子、谐振子5-2 预备知识分子的波函数 :分 子 的 能 量 :分子的简并度 :1. 三维平动子的平动能5-2 预备知识式中： m-粒子的质量；a,b,c-长方形势箱的边长nx,ny,nz-平动量子数； nx,ny,nz=1,2,3,
