§1.1.2宏观描述方法与微观描述方法

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1、§1.1.2宏观描述方法与微观描述方法（一）宏观与微观的两种不同描述方法大数粒子作为一个整体，存在着统计相关性，这种相关性迫使这个集体要遵从一定的统计规律。对大数粒子统计所得的平均值就是平衡态系统的宏观可测定的物理量。系统粒子数越多，统计规律正确程度也越高。正因如此，热学有宏观描述方法（热力学方法)与微观描述方法（统计物理学的方法）之分。它们分别从不同角度去研究问题，自成独立体系，相互间又存在千丝万缕的联系。(二)热力学热力学是热物理学的宏观理论，它从对热现象的大量的直接观察和实验测量所总结出来的普适的基本定律出发，应用数学方

2、法，通过逻推理及演绎，得出有关物质各种宏观性质之间的关系,宏观物理过程进行的方向和限度等结论。对于任何宏观的物质系统。不管它是天文的、化学的、生物的……系统，也不管它涉及的是力学现象、电学现象……,只要与热运动有关，总应遵循热力学规律。热力学基本定律是自然界中的普适规律，只要在数学推理过程中不加上其它假设，这些结论也具有同样的可靠性与普遍性。爱因斯坦晚年（1949年)说过：“一个理论，如果它的前提越简单，而且能说明各种类型的问题越多，适用的范围越广，那么它给人的印象就越深刻。因此,经典热力学给我留下了深刻的印象。经典热力学是具

3、有普遍内容的唯一的物理理论.我深信，在其基本概念适用的范围内是绝对不会被推翻的。”热力学的局限性：（1）它只适用于粒子数很多的宏观系统；（2）它主要研究物质在平衡态下的性质.它不能解答系统如何从非平衡态进入平衡态的过程；（3）它把物质看为连续体，不考虑物质的微观结构。它只能说明应该有怎样的关系，而不能解释为什么有这种基本关系。要解释原因，须从物质微观模型出发，利用分子动理论或统计物理方法予以解决。（三）统计物理学统计物理学则是热物理学的微观描述方法，它从物质由大数分子、原子组成的前提出发，运用统计的方法，把宏观性质看作由微观粒

4、子热运动的统计平均值所决定,由此找出微观量与宏观量之间的关系。微观描述方法的局限性在于它在数学上常遇到很大的困难，由此而作出简化假设（就是微观模型）后所得到的理论结果常与实验不能完全符合。本课程主要讨论以下三部分内容：（1）热力学基础；（2）统计物理学的初步知识（以分子动理论的内容为主）；（3）气体、液体、固体、相变等物性学方面的基本知识。以后在“热力学与统计物理”、“固体物理”等课程中还要对热物理学的相关内容作更深入的讨论。