§1.1.2宏觀描述方法與微觀描述方法

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1、§1.1.2宏觀描述方法與微觀描述方法（一）宏觀與微觀的兩種不同描述方法大數(shù)粒子作為一個(gè)整體，存在著統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，這種相關(guān)性迫使這個(gè)集體要遵從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。對(duì)大數(shù)粒子統(tǒng)計(jì)所得的平均值就是平衡態(tài)系統(tǒng)的宏觀可測(cè)定的物理量。系統(tǒng)粒子數(shù)越多，統(tǒng)計(jì)規(guī)律正確程度也越高。正因如此，熱學(xué)有宏觀描述方法（熱力學(xué)方法)與微觀描述方法（統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的方法）之分。它們分別從不同角度去研究問題，自成獨(dú)立體系，相互間又存在千絲萬縷的聯(lián)系。(二)熱力學(xué)熱力學(xué)是熱物理學(xué)的宏觀理論，它從對(duì)熱現(xiàn)象的大量的直接觀察和實(shí)驗(yàn)測(cè)量所總結(jié)出來的普適的基本定律出發(fā)，應(yīng)用數(shù)學(xué)方

2、法，通過邏推理及演繹，得出有關(guān)物質(zhì)各種宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系,宏觀物理過程進(jìn)行的方向和限度等結(jié)論。對(duì)于任何宏觀的物質(zhì)系統(tǒng)。不管它是天文的、化學(xué)的、生物的……系統(tǒng)，也不管它涉及的是力學(xué)現(xiàn)象、電學(xué)現(xiàn)象……,只要與熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)，總應(yīng)遵循熱力學(xué)規(guī)律。熱力學(xué)基本定律是自然界中的普適規(guī)律，只要在數(shù)學(xué)推理過程中不加上其它假設(shè)，這些結(jié)論也具有同樣的可靠性與普遍性。愛因斯坦晚年（1949年)說過：“一個(gè)理論，如果它的前提越簡(jiǎn)單，而且能說明各種類型的問題越多，適用的范圍越廣，那么它給人的印象就越深刻。因此,經(jīng)典熱力學(xué)給我留下了深刻的印象。經(jīng)典熱力學(xué)是具

3、有普遍內(nèi)容的唯一的物理理論.我深信，在其基本概念適用的范圍內(nèi)是絕對(duì)不會(huì)被推翻的?！睙崃W(xué)的局限性：（1）它只適用于粒子數(shù)很多的宏觀系統(tǒng)；（2）它主要研究物質(zhì)在平衡態(tài)下的性質(zhì).它不能解答系統(tǒng)如何從非平衡態(tài)進(jìn)入平衡態(tài)的過程；（3）它把物質(zhì)看為連續(xù)體，不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。它只能說明應(yīng)該有怎樣的關(guān)系，而不能解釋為什么有這種基本關(guān)系。要解釋原因，須從物質(zhì)微觀模型出發(fā)，利用分子動(dòng)理論或統(tǒng)計(jì)物理方法予以解決。（三）統(tǒng)計(jì)物理學(xué)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)則是熱物理學(xué)的微觀描述方法，它從物質(zhì)由大數(shù)分子、原子組成的前提出發(fā)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法，把宏觀性質(zhì)看作由微觀粒

4、子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)平均值所決定,由此找出微觀量與宏觀量之間的關(guān)系。微觀描述方法的局限性在于它在數(shù)學(xué)上常遇到很大的困難，由此而作出簡(jiǎn)化假設(shè)（就是微觀模型）后所得到的理論結(jié)果常與實(shí)驗(yàn)不能完全符合。本課程主要討論以下三部分內(nèi)容：（1）熱力學(xué)基礎(chǔ)；（2）統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的初步知識(shí)（以分子動(dòng)理論的內(nèi)容為主）；（3）氣體、液體、固體、相變等物性學(xué)方面的基本知識(shí)。以后在“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”、“固體物理”等課程中還要對(duì)熱物理學(xué)的相關(guān)內(nèi)容作更深入的討論。