热力学与统计物理期末考试整理课件

热力学与统计物理期末考试热力学与统计物理期末考试1简答题第七章：能量均分定理：对于处在温度为T的平衡状态的经典系统，粒子能量表达式中每一个独立平方项的平均值等于kT/2。主要的不足之处：1.低温下氢的热容量所得结果与实验不符。2.解释不了原子内电子对气体的热容量为什么没有贡献。3.解释不了双原子分子的振动为什么对系统的热容量没有贡献。（见7.5节原因分析）简答题第七章：2关于“双原子分子的振动为什么对系统的热容量没有贡献”的叙述性解释在常温范围内双原子分子的振动能级间距远大于kT.由于能级分立，振子必须取得能量才有可能跃迁到激发态。在的情况下，振子取得的热运动能量而跃迁到激发态的概率是极小的。因此几乎全部振子都冻结在基态。当气体温度升高时，它们几乎不吸收能量。这就是在常温下振动自由度不参与能量均分的原因。关于“双原子分子的振动为什么对系统的热容量没有贡献”的叙述性3第八章：波色——爱因斯坦凝聚：在时，宏观量级的粒子在能级凝聚，这一现象称为波色——爱因斯坦凝聚。对于波色粒子，一个量子态所能容纳的粒子数目不受限制，因此绝对零度下波色粒子将全部出在的最低能级。凝聚在的粒子集合称为玻色凝聚体。凝聚体不但能量、动量为零，由于凝聚体的微观状态完全确定，熵也为零。凝聚态中的粒子动量为零，对压强就没有贡献。第八章：4第三章单元系的复相平衡条件整个系统达到平衡时，两相的温度、压强和化学势必须分别相等。这就是单元复相系达到平衡所要满足的平衡条件。

(热平衡条件)（力学平衡条件）（相变平衡条件）第三章(热平衡条件)5第四章化学平衡条件单相化学反应的化学平衡条件。如果由化学平衡条件求得的满足，反应就可以达到平衡。第四章单相化学反应的化学平衡条件。如果由化学平衡条件求得的6多元复相系的平衡条件平衡条件全部用强度量决定。多元复相系的平衡条件平衡条件全部用强度量决定。7证明题证明题8热力学与统计物理期末考试整理课件9热力学与统计物理期末考试整理课件10热力学与统计物理期末考试整理课件11热力学与统计物理期末考试整理课件12热力学与统计物理期末考试整理课件13热力学与统计物理期末考试整理课件14热力学与统计物理期末考试整理课件15热力学与统计物理期末考试整理课件16热力学与统计物理期末考试整理课件17热力学与统计物理期末考试整理课件188.4光子气体一、空窖中的（电磁）辐射场一封闭空窖，窖壁原子不断向空窖发射并从空窖吸收电磁波，经过一定时间，空窖内的电磁辐射和窖壁达到平衡，称为平衡辐射。（研究对象）2、光子观点1、波动观点二、普朗克公式光子气体系统的统计分布能级上每一个量子态的平均光子数(光子子数不守恒)黑体、黑体辐射8.4光子气体一、空窖中的（电磁）辐射场一封闭空窖，窖壁19

（1）在范围内，光子可能的量子态数为

（2）在体积V

内，在的动量大小范围内，在动量方向范围内，光子可能的量子态数为

（3）在体积V

内，在的动量大小范围内，光子可能的量子态数为

（1）在20

（4）在体积V

内，在的能量范围内，光子可能的量子态数为

（5）在体积V

内，在的圆频率范围内，光子可能的量子态数为

能级上每一个量子态的平均光子数（4）在体积V内，在21

（7）在体积V

内，在的圆频率范围内的光子对辐射场内能的贡献为

普朗克公式辐射场内能按频率的分布

（6）在体积V

内，在的圆频率范围内，光子数为

（7）在体积V内，在22热力学与统计物理期末考试整理课件23热力学与统计物理期末考试整理课件24热力学与统计物理期末考试整理课件25热力学与统计物理期末考试整理课件26热力学与统计物理期末考试整理课件27热力学与统计物理期末考试整理课件28热力学与统计物理期末考试整理课件29热力学与统计物理期末考试整理课件30热力学与统计物理期末考试整理课件31（1）4.9，试求，在NH3

分解为N2和H2的反应中的定压（p）平衡常量解：（初始时，有n0摩尔的NH3)初始时的物质的量：平衡时的物质的量改变：平衡时的物质的量：（反应度为)平衡时的物质的量改变：32计算题（1）4.9，试求，在NH3分解为N2和H2的反应中的定32平衡时的物质的量：平衡时的物质的量：平衡时总的物质的量：33平衡时的物质的量：平衡时的物质的量：平衡时总的物质的量：3333

4.8绝热容器中有隔板隔开，一边装有mol的理想气体，温度为，压强为；另一边装有mol的理想气体，温度为，压强为。今将隔板抽去，（1）试求气体混合后的压强；（2）如果两种气体是不同的，计算混合后的熵增；（3）如果两种气体是相同的，计算混合后的熵增。解：（1）344.8绝热容器中有隔板隔开，一边装有mol的理想气体34（2）如果两种气体是不同的混合前混合后熵增35（2）如果两种气体是不同的混合前混合后熵增3535（3）如果两种气体是相同的混合前混合后熵增（3）如果两种气体是相同的混合前混合后熵增36（3）第九章（正则分布、巨正则分布的简单应用（处理理想气体问题））（3）第九章（正则分布、巨正则分布的简单应用（处理理想气体问37二、正则分布的简单应用(P300:9.3)、试用正则分布求三维单原子分子理想气体的物态方程、内能和熵。分析：对于单原子分子，只考虑分子的平动，平动能量等是准连续的，可应用正则分布的经典表述来处理。由N个单原子分子组成的三维理想气体，其能量的表达式为38☆☆二、正则分布的简单应用(P300:9.3)、试用正则分布求三38（1）物态方程（2）内能（3）熵39（1）物态方程（2）内能（3）熵3939试用巨正则分布求（三维）单原子分子理想气体的物态方程、内能和熵。例１、巨正则分布求解理想气体分析：对于单原子分子，只考虑分子的平动，平动能量等是准连续的，可应用巨正则分布的经典表述来处理。由N个单原子分子组成的三维理想气体，其能量的表达式为40试用巨正则分布求（三维）单原子分子理想气体的物态方程、内能和40平均粒子数压强41由此可得平均粒子数压强41由此可得41(2)(3)42(2)(3)4242热力学与统计物理期末考试热力学与统计物理期末考试43简答题第七章：能量均分定理：对于处在温度为T的平衡状态的经典系统，粒子能量表达式中每一个独立平方项的平均值等于kT/2。主要的不足之处：1.低温下氢的热容量所得结果与实验不符。2.解释不了原子内电子对气体的热容量为什么没有贡献。3.解释不了双原子分子的振动为什么对系统的热容量没有贡献。（见7.5节原因分析）简答题第七章：44关于“双原子分子的振动为什么对系统的热容量没有贡献”的叙述性解释在常温范围内双原子分子的振动能级间距远大于kT.由于能级分立，振子必须取得能量才有可能跃迁到激发态。在的情况下，振子取得的热运动能量而跃迁到激发态的概率是极小的。因此几乎全部振子都冻结在基态。当气体温度升高时，它们几乎不吸收能量。这就是在常温下振动自由度不参与能量均分的原因。关于“双原子分子的振动为什么对系统的热容量没有贡献”的叙述性45第八章：波色——爱因斯坦凝聚：在时，宏观量级的粒子在能级凝聚，这一现象称为波色——爱因斯坦凝聚。对于波色粒子，一个量子态所能容纳的粒子数目不受限制，因此绝对零度下波色粒子将全部出在的最低能级。凝聚在的粒子集合称为玻色凝聚体。凝聚体不但能量、动量为零，由于凝聚体的微观状态完全确定，熵也为零。凝聚态中的粒子动量为零，对压强就没有贡献。第八章：46第三章单元系的复相平衡条件整个系统达到平衡时，两相的温度、压强和化学势必须分别相等。这就是单元复相系达到平衡所要满足的平衡条件。

(热平衡条件)（力学平衡条件）（相变平衡条件）第三章(热平衡条件)47第四章化学平衡条件单相化学反应的化学平衡条件。如果由化学平衡条件求得的满足，反应就可以达到平衡。第四章单相化学反应的化学平衡条件。如果由化学平衡条件求得的48多元复相系的平衡条件平衡条件全部用强度量决定。多元复相系的平衡条件平衡条件全部用强度量决定。49证明题证明题50热力学与统计物理期末考试整理课件51热力学与统计物理期末考试整理课件52热力学与统计物理期末考试整理课件53热力学与统计物理期末考试整理课件54热力学与统计物理期末考试整理课件55热力学与统计物理期末考试整理课件56热力学与统计物理期末考试整理课件57热力学与统计物理期末考试整理课件58热力学与统计物理期末考试整理课件59热力学与统计物理期末考试整理课件608.4光子气体一、空窖中的（电磁）辐射场一封闭空窖，窖壁原子不断向空窖发射并从空窖吸收电磁波，经过一定时间，空窖内的电磁辐射和窖壁达到平衡，称为平衡辐射。（研究对象）2、光子观点1、波动观点二、普朗克公式光子气体系统的统计分布能级上每一个量子态的平均光子数(光子子数不守恒)黑体、黑体辐射8.4光子气体一、空窖中的（电磁）辐射场一封闭空窖，窖壁61

（1）在范围内，光子可能的量子态数为

（2）在体积V

内，在的动量大小范围内，在动量方向范围内，光子可能的量子态数为

（3）在体积V

内，在的动量大小范围内，光子可能的量子态数为

（1）在62

（4）在体积V

内，在的能量范围内，光子可能的量子态数为

（5）在体积V

内，在的圆频率范围内，光子可能的量子态数为

能级上每一个量子态的平均光子数（4）在体积V内，在63

（7）在体积V

内，在的圆频率范围内的光子对辐射场内能的贡献为

普朗克公式辐射场内能按频率的分布

（6）在体积V

内，在的圆频率范围内，光子数为

（7）在体积V内，在64热力学与统计物理期末考试整理课件65热力学与统计物理期末考试整理课件66热力学与统计物理期末考试整理课件67热力学与统计物理期末考试整理课件68热力学与统计物理期末考试整理课件69热力学与统计物理期末考试整理课件70热力学与统计物理期末考试整理课件71热力学与统计物理期末考试整理课件72热力学与统计物理期末考试整理课件73（1）4.9，试求，在NH3

分解为N2和H2的反应中的定压（p）平衡常量解：（初始时，有n0摩尔的NH3)初始时的物质的量：平衡时的物质的量改变：平衡时的物质的量：（反应度为)平衡时的物质的量改变：74计算题（1）4.9，试求，在NH3分解为N2和H2的反应中的定74平衡时的物质的量：平衡时的物质的量：平衡时总的物质的量：75平衡时的物质的量：平衡时的物质的量：平衡时总的物质的量：3375

4.8绝热容器中有隔板隔开，一边装有mol的理想气体，温度为，压强为；另一边装有mol的理想气体，温度为，压强为。今将隔板抽去，（1）试求气体混合后的压强；（2）如果两种气体是不同的，计算混合后的熵增；（3）如果两种气体是相同的，计算混合后的熵增。