热力学中的平衡态与非平衡态的统计研究（热力学中的平衡态与非平衡态的统计研究意义）

本文目录一览：

• 1、什么是热力学方法
• 2、热力学方法的三个特点
• 3、耗散结构理论的热力学基础
• 4、统计力学的理论发展
• 5、热力学的定义与内容是什么?
• 6、热力学中的平衡态

什么是热力学方法

热学是研究物质处于热状态时的有关性质和规律的物理学分支，它起源于人类对冷热现象的探索。

经典热力学方法 热力学是一种宏观理论，不考虑物质微观结构。由热力学定律导出的结果，都是一些宏观性质间的联系，具有充分的可靠性和普遍性。

热力学是从宏观角度研究物质的热运动性质及其规律的学科。属于物理学的分支，它与统计物理学分别构成了热学理论的宏观和微观两个方面。

热力学方法的三个特点

1、热力学方法的三个特点：统计物理的研究对象、方法与特点。热力状态：状态可能是平衡的，也可能是非平衡的（见热力平衡）。经典热力学研究的通常是热力平衡状态和由平衡状态所组成的过程。

2、特点如下：热传导：有温度不同的质点在热运动中引起的，在固体，液体，气体中均能产生。单纯的导热仅能在密实的固体中发生。热对流：对流式由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺和而传地热能。

3、化学热力学的核心理论有三个：所有的物质都具有能量，能量是守恒的，各种能量可以相互转化；事物总是自发地趋向于平衡态；处于平衡态的物质系统可用几个可观测量描述。化学热力学是建立在三个基本定律基础上发展起来的。

4、热力学过程和循环：热力学方法研究能量转化和传递的过程，包括吸热、放热、做功等。通过热力学循环分析，可以评估系统的效率和能量转换的可行性。

5、化学热力学的基本特点如下：所有的物质都具有能量，能量是守恒的，各种能量可以相互转化；事物总是自发地趋向于平衡态；处于平衡态的物质系统可用几个可观测量描述。化学热力学是建立在三个基本定律基础上发展起来的。

耗散结构理论的热力学基础

耗散结构的基础，即非平衡热力学可分为近平衡态热力学和远离平衡态热力学。近平衡态有两个重要的假设，即局域平衡和部分平衡假设。

耗散结构是自组织现象中的重要部分，它是在开放的远离平衡条件下，在与外界交换物质和能量的过程中，通过能量耗散和内部非线性动力学机制的作用，经过突变而形成并持久稳定的宏观有序结构。

可以认为这就是解释生命过程的热力学现象和生物的进化的热力学理论基础之一。在生物学，微生物细胞是典型的耗散结构。在物理学，典型的例子是贝纳特流。

普里戈金的早期工作在化学热力学领域，1945年得出了最小熵产生原理，此原理和翁萨格倒易关系一起为近平衡态线性区热力学奠定了理论基础。

普利高津的耗散结构理论是建立在对热力学第二定律的研究基础之上的。他的研究将宏观系统分为三种类型。 一是孤立系统。

统计力学的理论发展

热力学是一种唯象的理论。深入研究热现象的本质，就产生了统计力学。统计力学根据物质的微观组成和相互作用，研究由大量粒子组成的宏观物体的性质和行为的统计规律，是理论物理的一个重要分支。

对于电磁现象的分析，已形成麦克斯韦电磁场理论，这是电磁场统一理论，这种理论还可用来阐述波动光学的基本问题。

熵的统计意义的阐明，熵增加原理的微观统计解释表明统计理论已从平衡态向非平衡态发展，已经从对某些宏观概念和宏观规律的微观统计解释发展到对热力学第二定律这样的普遍规律作出微观统计解释。

其中电磁学的基本物理量是电场和磁场，统计力学引入了熵，热这些量，总的来说直观性还是杠杠的。

年萨特延德拉·纳特·玻色发展了光子的统计力学，从而在理论上推导了普朗克定律的表达式。 普朗克黑体公式顺利解决了黑体辐射问题，也解决了紫外灾难，但是紫外灾难的彻底解决也同样是由爱因斯坦和萨特延德拉·纳特·玻色彻底解决的。

热力学的定义与内容是什么?

热力学是从宏观角度研究物质的热运动性质及其规律的学科。热力学 热力学是从宏观角度研究物质的热运动性质及其规律的学科。属于物理学的分支，它与统计物理学分别构成了热学理论的宏观和微观两个方面。

内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。(如果一个系统与环境孤立，那么它的内能将不会发生变化。

热力学研究的主要内容包括热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律；各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应；化学变化的方向；化学变化的限度。热力学第一定律是能量守恒原理的一种表达方式。

热力学（thermodynamics）是从宏观角度研究物质的热运动性质及其规律的学科。热力学在系统平衡态概念的基础上，定义了描述系统状态所必须的三个态函数：热力学温度T、内能U和熵S。

化学热力学：- 定义来源：化学热力学是热力学在化学领域的应用。热力学是研究能量转化与能量传递规律的科学，化学热力学则专门研究化学反应中的能量变化。

热力学第一定律内容是指不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律。定律定义 表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。

热力学中的平衡态

1、热力学系统的平衡状态是指在不受外界作用的条件下，系统能够长久保持而不会发生变化的一种热力学状态。或者说，在不受外界作用的条件下，系统宏观热力性质不随时间而改变的状态。

2、热力学中的平衡态名词解释如下：平衡态（equilibrium state）是指在没有外界影响条件下热力学系统 的各部分宏观性质在长时间里不发生变化的状态。

3、系统各种性质不随着时间的改变而改变，则系统就处于热力学平衡状态.热力学平衡态不仅仅是温度不变，必须满足四个条件的平衡：热动平衡。指各部分温度相等。力学平衡。指系统各部分受力平衡，边界不发生相对移动。