热统复习总结answers

热力学与统计物理练习题

一填空题

1、根据系统与外界的相互作用情况，系统分为三类：孤立系统，闭系统，开系统。

3、在理想气体温标可以使用的温度范围内，理想气体温标与热力学温标是一致的。

4、强度量是它的大小与系统的总质量的多少无关的状态参量。

5、广延量是它的大小与系统的总质量成正比的状态参量。

6、理想气体的内能只是温度的函数，与体积无关。

7、系统经可逆绝热过程后熵不变；经不可逆绝热过程后熵增加，在绝热条件下

熵减少的过程是不可能实现的。这个结论称为熵增加原理。

8、所有工作于两个一定温度热源之间的热机，以可逆热机的效率为最高。

9、统计物理认为，宏观物理量是相应微观量的统计平均值。

10、平衡态统计物理的基本假设是等概率原理。

11、在等温等容过程中，系统的自由能永不增加。或者说，在等温等容条件下，系统

中发生的不可逆过程总是朝着自由能减少的方向进行。

12、在等温等压过程中，系统的吉布斯函数永不增加。或者说，在等温等压条件下，

系统发生的不可逆过程，总是朝着吉布斯函数减小的方向进行。

13、在节流过程前后，气体的焓值相等。

14、理想气体在节流过程前后温度不变。

15、孤立系统处在稳定平衡状态的必要和充分条件为ΔS<0。

16、等温等压系统处在稳定平衡状态的必要和充分条件为ΔG>0 。

17、等温等容系统处在稳定平衡状态的必要和充分条件为ΔF>0。

18、单元复相系统达到平衡时，两相的温度、压强和化学势必须分别相等。

19、一级相变，在相变点两相的化学势连续，但化学势的一级偏导数存在突变。

20、根据粒子的自旋，12C原子为玻色子，1H原子为玻色子，4He+离子为费米子。3He原子为费米子。13C原子为费米子，α粒子为玻色子。6Li+离子为玻色子。

21、二级相变，在相变点两相的化学势和化学势的一级偏导数连续，但化学势的二级偏导数

存在突变。

22、冰水混合物为单元复相系。

23、二元单相系统的自由度数为 3 ；单元二相系统的自由度数为 1 ；二元三相系统

自由度数为 1 。

二判断正误题

26、（√）热力学平衡状态是一种热动平衡。

27、（×）不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。

28、（×）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。

29、（×）任何过程总是沿着熵增加的方向进行。

30、（×）任意系统熵总是增加的，即满足熵增加原理。

31、（√）孤立系的熵永不减少。

32、（×）任何没有体积变化的过程就一定不对外做功。

33、（√）单相系一定是均匀系。

34、（×）温度相等是系统平衡的充分且必要条件。

35、（√）对一个有N个分子组成的某经典气体系统， 空间中一个代表点表示一个粒子

在某一时刻的微观运动状态。

36、（×）自由电子气在T=0 K时，所有粒子都处在能量为零的基态。

37、（×）从单一热源吸收热量全部用于对外做功是不可能的。

38、（√）玻耳兹曼分布是对应于孤立系统的平衡态分布，所以满足玻耳兹曼分布的熵一

定最大。

39、（√）凝聚系的熵在等温过程中的改变随绝对温度趋于零。

40、（√）在绝热自由膨胀过程中系统的内能保持不变。

41、（√）热力学第二定律的实质在于指出一切与热现象有关的实际过程都有其自发进行

的方向，是不可逆的。

42、（√）孤立系统中发生的任何宏观过程，包括趋于平衡态的过程，都朝着使系统的熵

增加的方向进行。

43、（√）理想玻色气体在绝对零度下粒子全部处于能量为零的状态。

44、（√）不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度。

45、（√）不可能从单一热源吸热使之完全成为有用功，而不引起其他的变化。

三 名词释义

46、玻色-爱因斯坦凝聚

在温度c T T <时，就有宏观量级的粒子在能级0ε=凝聚。这一现象称为玻色-爱因斯坦凝聚。c T 称为凝聚温度。

47、统计系综

设想有大量结构完全相同的系统，处在相同的给定的宏观条件下。我们把大量系统的集合称为统计系综。

48、全同粒子

由具有完全相同的属性（相同的质量、电荷、自旋等）的同类粒子组成的系统。

49、特性函数

马休在1869年证明，如果适当选择独立变量，只要知道一个热力学函数，就可以通过求偏导数的方法就可以均匀系统的全部热力学函数，从而把均匀系统的平衡性质完全确定。这个热力学函数即称为特性函数。

50、费米能级

金属中的自由电子气体，在0K 时，电子尽可能占据能量最低的状态，但泡利不相容原理限制每一个量子态最多只能容纳一个电子。因此，电子从能量为零的状态起依次填充至(0)μ止。(0)μ是0K 时电子的最大能量，称为费米能级。

51、 简并度

如果某一能级的量子状态不止一个，该能级就称为简并的。一个能级的量子态数称为该能级的简并度。

52、等概率原理

等概率原理认为，对于处在平衡状态的孤立系统，系统各个微观状态出现的概率是相等的。是由玻耳兹曼在十九世纪七十年代提出的，它的正确性是由它的种种推论与客观实际相符而得到肯定的。

53、 经典极限条件

如果在玻色系统或费米系统中，任意能级l ε上的粒子数均远小于该能及的量子态数，即 1/<

l a ω 上式称为经典极限条件。经典极限条件表示，在所有的能级，粒子数都远小于量子态数。这

意味着，平均而言处在每一个量子态上的粒子数均远小于1。

54、能量均分定理

对于处在温度为T的平衡状态的经典系统，粒子能量中每一个平方项的平均值等于1

kT。

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55 相格

如果用坐标q和动量p来描述粒子的运动状态，一个状态必然对应μ空间中的一个体积，我们称之为相格。