中山大学热力学统计思考题答案汇总

相关物理量

体胀系数α：压强不变，温度升高1K的体积相对变化

压强系数β：体积不变，温度升高1K的压强相对变化

等温压缩系数k T：温度不变,增加压强的体积相对变化

体胀系数α、压强系数β和等温压缩系数的关系

加热固体或液体时很难实现体积不变，即压强系数β很难直接测量，通常是通过α和间

接测量β

物态方程和三个系数的关系

由物态方程，可以求得α、β和

由α和，可以得到物态方程的信息

理想气体(气体的压强趋于零)

玻意耳定律：对于固定质量的气体，当温度不变时，压强p 和体积V 的乘积是一个常数

pV=C

阿氏定律：相同的温度和压强下，相等体积的各种气体的质量与各自的分子量成正比，即物质的量相等

物态方程：PV=nRT R=8.3145J.MOL-1.K-1

焦耳定律→上式中的T是理想气体温标=热力学温标

理想气体：严格遵从玻意耳定律、阿氏定律和焦耳定律的气体

微观角度的理想气体：气体分子之间的相互作用可忽略不计(范式方程) 范氏方程：基于理想气体物态方程，考虑分子间的相互作用(nb是斥力项，an 2/V 2是引力项)

⏹什么是功的一般表示式

⏹什么是摩尔热容量、等容/等压热容量、内能

⏹什么是理想气体的卡诺循环(及其效率)

热力学把严格遵守玻意尔定律，焦耳定律，阿氏定律规律的气体称为理想气体

组成的循环。

⏹什么是温度、温标、理想气体温、标热力学温标、热力学温标表示的可逆卡诺热机

效率

温度：表征物体的冷热程度的物理量

即用任何一种气体，无论定容还是定压所建立的一种温标，在气体压强趋于零时的极限温标称为“理想气体温标”定义为

热力学温标：两个温度的比值是通过热量的比值来定义，引进的温标与具体工作物质的特性无关，是一种绝对温标；并设定以水的三相点的温度为273.16 K

⏹什么是克劳修斯等式与不等式

⏹什么是可逆过程的克劳修斯等式和熵的定义，热力学基本方程

熵的定义

热力学基本方程

什么是熵、熵增加原理、自由能，吉布斯函数

自由能函数

吉布斯函数

第二章

1、写出内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分

2、什么是简单系统的麦氏关系

3、如何用麦氏关系表示定压和定容热容量

4、什么是节流过程、焦耳-汤姆孙效应和焦汤系数

节流过程：气体从高压区经过多孔塞缓慢地流到低压区，并达到定常状态

焦耳-汤姆孙效应：在节流过程前后，气体的温度发生了变化

焦汤系数：在焓不变条件下，气体的温度随压强的变化率

5、写出以T,V或T,p为状态参量的物态方程、内能和熵

6、什么是特性函数，写出四个特性函数及其状态参

量

选择适当的自然变量，只要知道一个热力学函数，就可以通过求该函数的偏导数，得到均匀系统的全部热力学函数，从而完全确定均匀系统的平衡性质

内能U(S,V)、焓H(S,p)、自由能F(T,V)和吉布斯函数G(T,p)都是特性函数

7、写出自由能与熵、物态方程的关系，及其吉布斯-亥姆霍兹方程

8、写出吉布斯函数与熵、物态方程的关系，及其吉布斯-亥姆霍兹方程

9、什么是热辐射、平衡辐射、黑体辐射、辐射通量密度、斯特藩－玻耳兹曼定律、基尔霍夫定律和绝对黑体

热辐射：受热的物体会辐射电磁波，称为热辐射

平衡辐射：如果辐射体对电磁波的吸收和辐射达到平衡，热辐射的特性将只取决于温度，与辐射的其它特性无关

黑体辐射：保持一定温度的封闭空窖的窖壁不断向空窖发射并吸收电磁波，窖内辐射场与窖壁达到即平衡辐射后，二者具有共同的温度，称为黑体辐射

基尔霍夫定律：所有物体在任何频率的面辐射强度与吸收因数之比都相同，是频率和温度的普适函数

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