【物理】(完整版)西北师大12年热力学统计物理考试：简答题考题.docx

一、简答题1、写出焓、自由能、吉布斯函数的定义式及微分表达式（只考虑体积变化功）答：焓的定义 H=U+P，V 焓的全微分 dH=TdS+Vd；P 自由能的定义F=U-TS，自由能的全微分 dF=-SdT-PdV；吉布斯函数的定义G=U-TS+P，V 吉布斯函数的全微分dG=-SdT+VdP；2、什么是近独立粒子和全同粒子？描写近独立子系统平稳态分布有哪几种？答： 近独立子系统指的是粒子之间的相互作用很弱，相互作用的平均能量远小于单个粒子的平均能量，因而可以忽视粒子之间的相互作用；全同粒子组成的系统就是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； 描写近独立子系统平稳态分布有费米 一、简答题 1、写出焓、自由能、吉布斯函数的定义式及微分表达式（只考虑体积变化功） 答：焓的定义 H=U+P，V 焓的全微分 dH=TdS+Vd；P 自由能的定义 F=U-TS，自由能 的全微分 dF=-SdT-PdV；吉布斯函数的定义 G=U-TS+P，V 吉布斯函数的全微分 dG=-SdT+VdP；2、什么是近独立粒子和全同粒子？描写近独立子系统平稳态分布 有哪几种？答： 近独立子系统指的是粒子之间的相互作用很弱， 相互作用的平均 能量远小于单个粒子的平均能量， 因而可以忽视粒子之间的相互作用； 全同粒子 组成的系统就是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； 描写近独立子系统平稳态分布有费米 - 狄拉克分布、玻色- 爱因斯 坦分布、玻耳兹曼分布； 3、简述平稳态统计物理的基本假设；答：平稳态统计 物理的基本假设是等概率原理； 等概率原理认为， 对于处于平稳状态的孤立系统， 系统各个可能的微观状态显现的概率是相等的； 它是统计物理的基本假设， 它的 4、什么叫特性函数？请 正确性由它的种种推论都与客观实际相符而得到确定； 写出简洁系统的特性函数； 答：马休在 1869 年证明，假如适当挑选独立变量 （称 为自然变量），只要知道一个热力学函数，就可以通过求偏导数而求得匀称系统 的全部热力学函数， 从而把匀称系统的平稳性质完全确定； 这个热力学函数称为 U=U（ S、V ），焓 H=H（S、P），自由能 特性函数；简洁系统的特性函数有内能 F=F（ T、V ），吉布斯函数 G=G（T、P）；5、什么是μ空间？并简洁介绍粒子运 动状态的经典描述； 答：为了形象的描述粒子的运动状态， 用 q1, , qr ；p1 , , pr 共 2r 个变量为直角坐标，构成一个 2r 维空间，称为μ空间；粒子在某一时刻的 可用μ空间的一个点表示； 6、试说明应用经 力学运动状态 q1 , ,qr ；p1 , , pr 典能量均分定理求得的抱负气体的内能和热容量中哪些结论与试验不符 （至少例 举三项）；答：第一、原子内的电子对气体的热容量为什么没有奉献；其次、双 原子分子的振动在常温范畴内为什么对热容量没有奉献； 第三、低温下氢的热容 量所得结果与试验不符；这些结果都要用量子理论才能说明； 7、写出玻耳兹曼关系， 并据此给出熵函数的统计意义； 答：玻耳兹曼关系： S=kln Ω 熵函数的统计意义： 微观态数的多少反映系统有序程度的高低； 微观态数增 加就是有序程度的降低或是纷乱程度增加， 相应地熵增加； 反之， 微观态数削减 就是有序程度的增加或纷乱度削减，相应地熵削减； “熵是度量系统有序程度的 量”有了明确定量意义；8 简述开系、闭系以及孤立系的定义；答：热力学讨论的对象是由大量微观粒子（分子或其它粒子） 组成的宏观物质系统；与系统发生相互作用的其它物体成为外界；依据系统与外界相互作用的情形，可以作以下区分： 与其它物体既没有物质交换也没有能量交换的系统称为孤立系；与外界有能量交换， 但没有物质交换的系统称为闭系；与外界极有能量交换， 又有物质交换的系统称为开系； 9、判定孤立系统是否处于平稳态的基本原就以及熵判据；答：基本原就：可以设想系统环绕该状态发生各种可能的虚变动，而比较由此引起热力学函数的变化， 依据热力学函数处在 量”有了明确定量意义； 8 简述开系、闭系以及孤立系的定义；答：热力学讨论的对象是由大量微观粒子 （分子或其它粒子） 组成的宏观物质系 统；与系统发生相互作用的其它物体成为外界； 依据系统与外界相互作用的情形， 可以作以下区分： 与其它物体既没有物质交换也没有能量交换的系统称为孤立系； 与外界有能量交换， 但没有物质交换的系统称为闭系； 与外界极有能量交换， 又 有物质交换的系统称为开系； 9、判定孤立系统是否处于平稳态的基本原就以及 熵判据；答：基本原就：可以设想系统环绕该状态发生各种可能的虚变动，而比 较由此引起热力学函数的变化， 依据热力学函数处在平稳态时的性质来判定系统 的状态