热力学统计物理学.

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1、热力学与统计物理考试大纲一、考试目的与要求本课程考试目的是测试学生对“热力学与统计物理”知识的掌握程度。考试分三个层次要求： 了解：只要求初步定性认识并了解其含义。 理解：不但能领会，还能解释其含义。 掌握：要求对某些重要概念、物理公式、定理及相关证明、计算作综合运用。二、考试方式 本课程作为全省统考科目，无论正考与补考均采用闭卷考试方式。三、考试内容 1、考试范围 汪志诚编热力学统计物理（第三版）所教授内容。 2、考试具体内容 第一章 热力学的基本定律 基本概念：平衡态、热力学参量、热平衡定律 温度，三个实验系数（，）转换关系，物态方程、功及其计算，热力学第一定律（数学表述式）热容量（C，C

2、V，Cp的概念及定义），理想气体的内能，焦耳定律，绝热过程及特性，热力学第二定律（文字表述、数学表述），可逆过程克劳修斯不等式，热力学基本微分方程表述式，理想气体的熵、熵增加原理及应用。综合计算：利用实验系数的任意二个求物态方程，熵增（S）的计算。 第二章 均匀物质的热力学性质 基本概念：焓（H），自由能F，吉布斯函数G的定义，全微公式，麦克斯韦关系（四个）及应用、能态公式、焓态公式，节流过程的物理性质，焦汤系数定义及热容量（Cp）的关系，绝热膨胀过程及性质，特性函数F、G，空窖辐射场的物态方程，内能、熵，吉布函数的性质。 综合运用：重要热力学关系式的证明，由特性函数F、G求其它热力学函数（如

3、S、U、物态方程） 第三章、第四章 单元及多元系的相变理论 该两章主要是掌握物理基本概念： 热动平衡判据（S、F、G判据），单元复相系的平衡条件，多元复相系的平衡条件，多元系的热力学函数及热力学方程，一级相变的特点，吉布斯相律，单相化学反应的化学平衡条件，热力学第三定律标准表述，绝对熵的概念。统计物理部分第六章 近独立粒子的最概然分布 基本概念：能级的简并度，空间，运动状态，代表点，三维自由粒子的空间，德布罗意关系（），相格，量子态数。 等概率原理，对应于某种分布的玻尔兹曼系统、玻色系统、费米系统的微观态数的计算公式，最概然分布，玻尔兹曼分布律（）配分函数（），用配分函数表示的玻尔兹曼分布（）

4、，fs，Pl，Ps的概念，经典配分函数（）麦态斯韦速度分布律。综合运用： 能计算在体积V内，在动量范围PP+dP内，或能量范围+d内，粒子的量子态数；了解运用最可几方法推导三种分布。 第七章 玻尔兹曼统计 基本概念：熟悉U、广义力、物态方程、熵S的统计公式，乘子、的意义，玻尔兹曼关系（SKln），最可几率Vm，平均速度，方均根速度，能量均分定理。 综合运用： 能运用玻尔兹曼经典分布计算理想气体的配分函数内能、物态方程和熵；能运用玻尔兹曼分布计算谐振子系统（已知能量（n+）的配分函数内能和热容量。 第八章 玻色统计和费米统计 基本概念： 光子气体的玻色分布，分布在能量为s的量子态s的平均光子数（

5、），T0k时，自由电子的费米分布性质（fs=1），费米能量(0)，费米动量PF，T0k时电子的平均能量，维恩位移定律。 综合运用：掌握普朗克公式的推导；T0k时，电子气体的费米能量 (0)计算，T=0k时，电子的平均速率的计算，电子的平均能量的计算。 第九章 系综理论 基本概念： 空间的概念，微正则分布的经典表达式、量子表达式，正则分布的表达式，正则配分函数的表达式。 经典正则配分函数。 不作综合运用要求。 四、考试题型与分值分配 1、题型采用判断题、单选题、填空题、名词解释、证明题及计算题等六种形式。2、判断题、单选题占24，名词解释及填空题占24，证明题占10，计算题占42。热力学与统计物

6、理复习资料一、单选题1、彼此处于热平衡的两个物体必存在一个共同的物理量，这个物理量就是（ ） 态函数 内能 温度 熵2、热力学第一定律的数学表达式可写为（ ） 3、在气体的节流过程中，焦汤系数=，若体账系数，则气体经节流过程后将（ ） 温度升高 温度下降 温度不变 压强降低4、空窖辐射的能量密度u与温度T的关系是（ ） 5、熵增加原理只适用于（ ） 闭合系统 孤立系统 均匀系统 开放系统6、在等温等容的条件下，系统中发生的不可逆过程，包括趋向平衡的过程，总是朝着（ ）G减少的方向进行 F减少的方向进行 G增加的方向进行 F增加的方向进行7、从微观的角度看，气体的内能是（ ） 气体中分子无规运动

7、能量的总和气体中分子动能和分子间相互作用势能的总和气体中分子内部运动的能量总和气体中分子无规运动能量总和的统计平均值8、若三元相系的自由度为2，则由吉布斯相律可知，该系统的相数是（ ） 3 2 1 09、根据热力学第二定律可以证明，对任意循环过程L，均有 10、理想气体的某过程服从PVr常数，此过程必定是（ ） 等温过程 等压过程 绝热过程 多方过程11、卡诺循环过程是由（ ） 两个等温过程和两个绝热过程组成两个等压过程和两个绝热过程组成两个等容过程和两个绝热过程组成两个等温过程和两个绝热过程组成12、下列过程中为可逆过程的是（ ） 准静态过程 气体绝热自由膨胀过程 无摩擦的准静态过程 热传导

8、过程13、理想气体在节流过程前后将（ ） 压强不变 压强降低 温度不变 温度降低14、气体在经准静态绝热过程后将（ ） 保持温度不变 保持压强不变 保持焓不变 保持熵不变15、熵判据是基本的平衡判据，它只适用于（ ） 孤立系统 闭合系统 绝热系统 均匀系统16、描述N个三维自由粒子的力学运动状态的空间是( ) 6维空间 3维空间 6N维空间 3N维空间17、服从玻尔兹曼分布的系统的一个粒子处于能量为l的概率是（ ） 18、T0k时电子的动量PF称为费米动量，它是T0K时电子的（ ） 平均动量 最大动量 最小动量 总动量19、光子气体处于平衡态时，分布在能量为s的量子态s的平均光子数为（ ） 2

9、0、由N个单原子分子构成的理想气体，系统的一个微观状态在空间占据的相体积是（ ） 21、服从玻耳兹曼分布的系统的一个粒子处于能量为s的量子态S的概率是（ ） 22、在T0K时，由于泡利不相容原理限制，金属中自由电子从能量0状态起依次填充之(0)为止，(0)称为费米能量，它是0K时电子的（ ） 最小能量 最大能量 平均能量 内能23、平衡态下，温度为T时，分布在能量为s的量子态s的平均电子数是（ ） 24、描述N个自由度为1的一维线性谐振子运动状态的空间是（ ） 1维空间 2维空间 N维空间 2N维空间25、玻色分布和费米分布都过渡到玻耳兹曼分布的条件（非简并性条件）是（ ） 26、由N个自由度

10、为1的一维线性谐振子构成的系统，谐振子的一个运动状态在空间占据的相体积是（ ）h h2 hN h2N27、由N个自由度为1的一维线性谐振子构成的系统，其系统的一个微观状态在空间占据的相体积是（ ）h h2 hN h2N28、由两个粒子构成的费米系统，单粒子状态数为3个，则系统的微观状态数为（ ）3个 6个 9个 12个29、由两个玻色子构成的系统，粒子的个体量子态有3个，则玻色系统的微观状态数为（ ）3个 6个 9个 12个30、微正则分布的量子表达式可写为（ ） 二、判断题1、无摩擦的准静态过程有一个重要的性质，即外界在准静态过程中对系统的作用力，可以用描写系统平衡状态的参量表达出来。（ ）

11、2、在P-V图上，绝热线比等温线陡些，是因为r=。（ ）3、理想气体放热并对外作功而压强增加的过程是不可能的。（ ）4、功变热的过程是不可逆过程，这说明热要全部变为功是不可能的。（ ）5、绝热过程方程对准静态过程和非准表态过程都适用。（ ）6、在等温等容过程中，若系统只有体积变化功，则系统的自由能永不增加。（ ）7、多元复相系的总焓等于各相的焓之和。（ ）8、当孤立系统达到平衡态时，其熵必定达到极大值。（ ）9、固相、液相、气相之间发生一级相变时，有相变潜热产生，有比容突变。10、膜平衡时，两相的压强必定相等。（ ）11、粒子和波动二象性的一个重要结果是微观粒子不可能同时具有确定的动量和坐标。

12、（ ）12、构成玻耳兹曼系统的粒子是可分辨的全同近独立粒子。（ ）13、具有完全相同属性的同类粒子是近独立粒子。（ ）14、玻色系统的粒子是不可分辨的，且每一个体量子态最多能容纳一个粒子。（ ）15、定域系统的粒子可以分辨，且遵从玻耳兹曼分布。（ ）16、热量是热现象中特有的宏观量，它没有相应的微观量。（ ）17、玻尔兹曼关系S=Kln只适用于平衡态。（ ）18、T=0k时，金属中电子气体将产生巨大的简并压，它是泡利不相容原理及电子气的高密度所致。（ ）三、填空题1、孤立系统的熵增加原理可用公式表示为（ ）。2、一孤立的单元两相系，若用指标、表示两相，则系统平衡时，其相变平衡条件可表示为（ ）。3、吉布斯相律可表示为f=k+z-，则对于二元系来说，最多有（ ）相平衡。4、热力学系统 由初始状态过渡到平衡态所需的时间称为（