热力学统计物理学

《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（α，β，）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 V，C p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（ΔS）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（），f s，

P l，P s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P→P+dP内，或能量范围ε→ε+dε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α、β的意义，玻尔兹曼关系（S＝KlnΩ），最可几率V m，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ε＝（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εs的量子态s的平均光子数（），T ＝0k时，自由电子的费米分布性质（f s=1），费米能量(0)，费米动量P F，T＝0k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；T＝0k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（）

①态函数②内能③温度④熵

2、热力学第一定律的数学表达式可写为（）

①②

③④

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（）

①温度升高②温度下降③温度不变④压强降低

4、空窖辐射的能量密度u与温度T的关系是（）

①②③④

5、熵增加原理只适用于（）

①闭合系统②孤立系统③均匀系统④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（）

①G减少的方向进行②F减少的方向进行

③G增加的方向进行④F增加的方向进行

7、从微观的角度看，气体的内能是（）

①气体中分子无规运动能量的总和

②气体中分子动能和分子间相互作用势能的总和

③气体中分子内部运动的能量总和

④气体中分子无规运动能量总和的统计平均值

8、若三元Ф相系的自由度为2，则由吉布斯相律可知，该系统的相数Ф是（）

①3 ②2 ③1 ④0

9、根据热力学第二定律可以证明，对任意循环过程L，均有

①②③④

10、理想气体的某过程服从PV r＝常数，此过程必定是（）

①等温过程②等压过程③绝热过程④多方过程

11、卡诺循环过程是由（）

①两个等温过程和两个绝热过程组成

②两个等压过程和两个绝热过程组成

③两个等容过程和两个绝热过程组成

④两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（）

①准静态过程②气体绝热自由膨胀过程③无摩擦的准静态过程④热传导过程

13、理想气体在节流过程前后将（）

①压强不变②压强降低③温度不变④温度降低

14、气体在经准静态绝热过程后将（）

①保持温度不变②保持压强不变③保持焓不变④保持熵不变

15、熵判据是基本的平衡判据，它只适用于（）

①孤立系统②闭合系统③绝热系统④均匀系统