统计热力学

统计热力学思维导图，包含基本概念、配分函数、能级公式、分子配分函数、应用、公共能量标度等内容，需要可收藏。

统计热力学

• 基本概念
  • 研究背景：统计热力学的研究对象是大量粒子的集合体，是用物质结构的知识，从个别粒子的微观性质，经过统计平均，找出微观性质与宏观性质之间的联系。
  • 统计系统分类
    • 能否分辨
      • 1⃣️定位系统（粒子可分辨，晶体）
      • 2⃣️非定位系统（粒子不可分辨，气体）
    • 是否有相互作用
      • 1⃣️独立粒子系统（无相互作用,如理想气体）
      • 2⃣️非独立粒子系统(有相互作用)
      • 在统计热力学出口中只讨论独立粒子系统
  • 基本假定
    • 1⃣️等概率假定
    • 2⃣️最概然分布：系统总的微观状态数近似代表最概然分布的微观状态数。
  • 玻尔兹曼分布
    • 1⃣️定义：是微观状态数最多的一种分布，即最概然分布。
    • 2⃣️由撷取最大项法得到
    • 3⃣️几种表示形式
      • 考虑简并度和不考虑
        • 两个能级
  • 微观状态数
    • 定域体系，定位系统
    • 离域体系，非定位系统
• 配分函数
  • 1⃣️定义：对一个粒子的所有可能状态的玻尔兹曼因子求和，因此又称为一个粒子的有效状态和。
  • 2⃣️析因子性质
  • 3⃣️其他
• 能级公式
  • 1⃣️平动
  • 2⃣️转动
  • 3⃣️振动
  • 4⃣️电子
  • 5⃣️原子核
• 分子配分函数（配分函数与微观粒子之间的关系）
  • 1⃣️平动
  • 2⃣️转动
    • 同核2异核1
  • 3⃣️振动
  • 4⃣️电子
  • 5⃣️原子核
  • ⚠️振动，电子，原子核基态的差别。
• 与热力学函数等之间的关系（配分函数与宏观性质之间的联系）
  • 定位系统
  • 非定位系统
• 公共能量标度
• 应用
  • 1⃣️解释内能仅是温度函数，证实理想气体状态方程等
    • 从微观的角度说明理想气体的内能仅是温度的函数
  • 2⃣️理想气体热熔
    • 单原子分子只有平动
    • 双原子分子有平动转动和振动
  • 3⃣️理想气体的熵
  • 4⃣️理想气体的反应平衡常数的统计计算方法
    • 1⃣️分子性质计算
    • 2⃣️自由能函数
• 配分函数是联系宏观和微观的主要媒介