统计物理?区别比较大,但是也有很深的联系。统计物理是一种研究物理的方法,物理上单体问题和两体问题都是可以有精确的解析解,但是三体或者以上的多体问题,很难有解析解,且一般是混沌的,对初值精确度要求太高。此时,那么,统计物理?一起来了解一下吧。
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。
区别比较大,但是也有很深的联系。
统计物理是一种研究物理的方法,物理上单体问题和两体问题都是可以有精确的解析解,但是三体或者以上的多体问题,很难有解析解,且一般是混沌的,对初值精确度要求太高。此时,必须采用统计物理,从宏观的角度来理解多体物理问题。
对于凝聚态物理,P.W.Anderson有一句名言,至今为所有的凝聚态物理学家所信奉,那就是 more is different。实际上凝聚态物理也是多体物理问题,理论上很多凝聚态问题都属于统计物理和量子力学的范畴,但是由于其包含的范围很广,现在是作为一个物理学下的二级学科独立存在。它包含了理论和实验两种方向。理论目前说简单点就是在怎么写多体哈密顿量,怎么对角化,怎么求解薛定谔方程,实验就是烧砖头测电阻长膜等等。
统计物理学 statistical physics 根据对物质微观结构及微观粒子相互作用的认识,用概率统计的方法,对由大量粒子组成的宏观物体的物理性质及宏观规律作出微观解释的理论物理学分支。又称统计力学 。所谓大量,是以1摩尔物质所含分子数(其数量级为10^23个)为尺度的。
定域就是某个一定的区域.非定域就是空间任何区域.
两个单色相干点源在空间任意一点相遇,总有一确定的光程差,从而产生一定的强度分布,并能观察到清晰的干涉条纹,这种干涉称为非定域干涉.
在扩展光源的情况下,在空间任意一点,由光源上不同点源出发的到达该点的产生双光束干涉的两支相干光的光程差不同,在光程差变化大于四分之波长的区域观察不到干涉条纹,小于四分之波长的区域,尽管采用了扩展光源,仍可观察到清晰干涉条纹.可观察到清晰干涉条纹的区域称为定域区.
定域就是某个一定的区域.非定域就是空间任何区域.
J.W. 吉布斯把整个作为统计的个体 ,提出研究大量构成的系综在相宇中的分布,克服了气体动理论的困难,建立了统计物理。在平衡态统计理论中,对于能量和粒子数固定的孤立,采用微正则系综;对于可以和大热源交换能量但粒子数固定的,采用正则系综;对于可以和大热源交换能量和粒子的,采用巨正则系综。这是三种常用的,各系综在相宇中的分布密度函数均已得出。量子统计与经典统计的研究对象和研究方法相同,在量子统计中系综概念仍然适用。区别在于量子统计认为微观粒子的运动遵循量子力学规律而不是经典力学规律,微观运动状态具有不连续性,需用量子态而不是相宇来描述。
非平衡态统计物理内容广泛,是尚在迅速发展远未成熟的学科。对处于平衡态附近的,研究其趋于平衡的弛豫时间及其与温度的依赖关系;对离平衡不太远,维持温度差、浓度差、电势差等而经历各种输运过程的,研究其各种线性输运系数,另外,还研究涨落现象。弛豫、输运、涨落是平衡态附近的主要非平衡过程。
以上就是统计物理的全部内容,统计物理学 statistical physics 根据对物质微观结构及微观粒子相互作用的认识,用概率统计的方法,对由大量粒子组成的宏观物体的物理性质及宏观规律作出微观解释的理论物理学分支。又称统计力学 。所谓大量。