光子气体热力学精选PPT.ppt

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1、光子气体热力学第1页，此课件共16页哦知识回顾知识回顾Chap.7 Chap.7 玻尔兹曼统计玻尔兹曼统计粒子的配分函数粒子的配分函数Z1Z1基本热力学函数、内能、物基本热力学函数、内能、物态方程、熵、自由能态方程、熵、自由能系统的全部平衡性质系统的全部平衡性质第2页，此课件共16页哦知识回顾知识回顾满足经典极限条件的玻满足经典极限条件的玻色和费米系统色和费米系统第3页，此课件共16页哦简介简介Chap.8 Chap.8 玻色统计和费米统计玻色统计和费米统计8.1 8.1 热力学量的统计表达式热力学量的统计表达式抛弃粒子轨道的概念抛弃粒子轨道的概念（1 1）微观粒子的能量和动量是不连续的）微观

2、粒子的能量和动量是不连续的（2 2）微观全同粒子不可分辨）微观全同粒子不可分辨（3 3）微观粒子的行为要满足不确定关系）微观粒子的行为要满足不确定关系（4 4）费米子受泡利不相容原理的限制）费米子受泡利不相容原理的限制第4页，此课件共16页哦Bose Bose 系统系统FermiFermi系统系统简介简介第5页，此课件共16页哦Chap.8 Chap.8 玻色统计和费米统计玻色统计和费米统计Chap.7Chap.7中的经典极限条件（非简并条件）：中的经典极限条件（非简并条件）：所谓所谓“弱简并条件弱简并条件”即气体的即气体的很大很大很小，但不可忽略！很小，但不可忽略！简介简介第6页，此课件共1

3、6页哦BoseBose气体气体FermiFermi气体气体BoltzmannBoltzmann气体气体弱简并条件下的系统弱简并条件下的系统内能的差异内能的差异（1 1）第一项是根据）第一项是根据BoltzmannBoltzmann分布得到的内能分布得到的内能（2 2）第二项是量子统计关联所导致的附加内能，）第二项是量子统计关联所导致的附加内能，弱简并的情况下附加内能很小；弱简并的情况下附加内能很小；Fermi Fermi气体附加内能为正气体附加内能为正 等效的排斥作用等效的排斥作用 Bose Bose 气体附加内能为负气体附加内能为负 -等效的吸引作用等效的吸引作用简介简介第7页，此课件共16

4、页哦1.1.理想理想BoseBose气体的化学势气体的化学势2.2.临界温度（凝聚温度）：临界温度（凝聚温度）：TTc时，就有宏观量级的粒子在能级时，就有宏观量级的粒子在能级=0凝聚，这凝聚，这一现象称为一现象称为Bose-EinsteinBose-Einstein凝聚，简称凝聚，简称BoseBose凝聚。凝聚。5.Bose-Einstein 5.Bose-Einstein 凝聚的条件：凝聚的条件：4.Bose-Einstein 4.Bose-Einstein 凝聚凝聚BoseBose凝聚体的凝聚体的E=0;P动量动量=0;S=0;P压强压强=0 3.3.T T 0KT0K时自由电时自由电子的

5、性质子的性质简介简介第12页，此课件共16页哦 T T=0K=0K下自由电子的性质下自由电子的性质FermiFermi能级能级0K0K时电子气体的压强为时电子气体的压强为3.8103.8101010帕。这是一个极大的数帕。这是一个极大的数值它是泡利不相容原理和电子气体具有高密度的结果值它是泡利不相容原理和电子气体具有高密度的结果常称为电子气体的简并压常称为电子气体的简并压.简介简介第13页，此课件共16页哦T0K0K时电子气体热容量的估计（能量均分定理，时电子气体热容量的估计（能量均分定理，N N有效有效）T0K0K时金属中自由电子的性质时金属中自由电子的性质金属中自由电子对热容量的贡献约为：

6、金属中自由电子对热容量的贡献约为：简介简介第14页，此课件共16页哦3.3.T T0K0K时自由电子气体热容量的定量计算时自由电子气体热容量的定量计算内能内能U U在体积在体积V V内，在内，在-+d -+d 能量范围内的电子数为：能量范围内的电子数为：电子数电子数N N将将FermiFermi积分积分求出后得：求出后得：进一步化简得：进一步化简得：简介简介第15页，此课件共16页哦T0KT0K时，自由电子气体热容量时，自由电子气体热容量与估算的结果仅与估算的结果仅有系数的差异有系数的差异根据系综理论根据系综理论足够低的温度下电子热容量将大于足够低的温度下电子热容量将大于离子振动的热容量而成为对金属热离子振动的热容量而成为对金属热容量的主要贡献。容量的主要贡献。电子电子离子振动离子振动简介简介第16页，此课件共16页哦