温度

nullnullnull 热学研究宏观物体（大量分子原子系统，热力学系统）与热现象有关的性质和规律。如何描述和研究？系统外界热现象的本质？大量粒子无规则热运动。热力学 统计力学核心概念：温度一、关于热学null一个不受外界影响的系统，称为孤立系统。二、热力学的研究方法孤立系统研究系统的宏观性质。孤立系统的平衡态 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态 — 平衡态。null 严格定义：对于一个孤立系统，系统的无序程度最大（最混乱）的状态，称为平衡态。例. 平衡态和稳定态平衡态稳定态稳定态可以划分成一系列近似的平衡态。哪个是平衡态？平衡态判据：系统内部温度均匀、压强均匀。T1>T2null平衡态可以用宏观参量描述平衡态准静态过程：每一时刻系统都无限接近于平衡态的过程。对 “无限缓慢” 的实际过程的近似描述。null1、热力学（thermodynamics）例. 理想气体状态方程用宏观参量描述系统实验宏观量间基本关系null热力学如何定义温度？热平衡态：由导热板隔开（或直接接触）的两个系统，达到的共同平衡态。热平衡定律（热力学第零定律） 分别与第三个系统处于同一热平衡态的两个系统必然也处于热平衡。null定义温度： 两个（或多个）热力学系统处于同一热平衡态时，它们必然具有某种共同的宏观性质。处于热平衡的多个系统有相同的温度。这一共同的宏观性质，称为系统的温度。“冷热程度”—日常对温度的理解给出了测温（温标）的原理。热力学特点：普遍、可靠。 但微观本质揭示不够。 null 对粒子的微观量，例如位置、速度、动量、转动、振动等，通过统计平均推导系统的热力学性质，将系统的微观性质与宏观性质联系起来，这就是统计热力学的研究方法。 物质的宏观性质决定于微观粒子的不停运动。虽然每个粒子都遵守力学定律，但无法用力学中的微分方程去描述系统整体运动状态。2、统计力学（statistical mechanics）null对器壁单位面积受力作统计平均得【演示】气体压强模拟例. 理想气体的压强null 揭示了温度的微观意义：温度反映了物体内部分子无规则运动的激烈程度。统计力学 —揭示微观本质，但与模型相关。按粒子遵循经典力学规律统计 — 经典统计按粒子遵循量子力学规律统计 — 量子统计null 一个小球落在哪里有偶然性；少量小球的分布每次都可能不同；大量小球的分布却是稳定的。 统计规律：对大量偶然事件整体起作用的稳定的规律 。【演示】伽尔顿板三、统计规律nullMonte Carlo方法介绍例1. 湖水面积 A 的测量NnN—随机试验点数 n—落入湖内试验点数N  涨落 涨落（fluctuation）：相对统计平均值的差A0—已知面积nullDxxi1、数值方法格点数 n~ 100，对三重积分 n~ 1003 占用空间大null2、Monte Carlo方法累加计算，占用空间小null例3. 可裂变材料中子－粒子输运过程计算 依据物理规律，用0~1间的随机数表示何种反应及在何处发生。统计每一步反应所产生的中子，g-光子等粒子数，再现中子－粒子的输运过程。null1. n碰撞 g 2. 裂变 g 3. n捕获 4. n逃逸 5. g 碰撞 6. g 逃逸 7. g 捕获nullMonte Carlo 中子－粒子传输程序 （MCNP） Monte Carlo N–Particle Transport Code System Oak Ridge National Laboratory