熱力學與統計物理的考試大綱
一、考試目的與要求
本課程考試目的是測試學生對“熱力學與統計物理”知識的掌握程度。考試分三個層次要求: 瞭解:只要求初步定性認識並瞭解其含義。
理解:不但能領會,還能解釋其含義。
掌握:要求對某些重要概念、物理公式、定理及相關證明、計算作綜合運用。
二、考試方式
本課程作為全省統考科目,無論正考與補考均採用閉卷考試方式。
三、考試內容
1、考試範圍
汪志誠編《熱力學·統計物理》(第三版)所教授內容。
2、考試具體內容
第一章 熱力學的基本定律
基本概念:平衡態、熱力學參量、熱平衡定律
溫度,三個實驗係數(α,β,)轉換關係,物態方程、功及其計算,熱力學第一定律(數學表述式)熱容量(C,CV,Cp的概念及定義),理想氣體的內能,焦耳定律,絕熱過程及特性,熱力學第二定律(文字表述、數學表述),可逆過程克勞修斯不等式,熱力學基本微分方程表述式,理想氣體的熵、熵增加原理及應用。
綜合計算:利用實驗係數的任意二個求物態方程,熵增(ΔS)的計算。
第二章 均勻物質的熱力學性質
基本概念:焓(H),自由能F,吉布斯函式G的定義,全微公式,麥克斯韋關係(四個)及應用、能態公式、焓態公式,節流過程的物理性質,焦湯係數定義及熱容量(Cp)的關係,絕熱膨脹過程及性質,特性函式F、G,空窖輻射場的物態方程,內能、熵,吉布函式的性質。
綜合運用:重要熱力學關係式的證明,由特性函式F、G求其它熱力學函式(如S、U、物態方程)
第三章、第四章 單元及多元系的相變理論
該兩章主要是掌握物理基本概念:
熱動平衡判據(S、F、G判據),單元復相系的平衡條件,多元復相系的平衡條件,多元系的熱力學函式及熱力學方程,一級相變的特點,吉布斯相律,單相化學反應的化學平衡條件,熱力學第三定律標準表述,絕對熵的概念。
統計物理部分
第六章 近獨立粒子的最概然分佈
基本概念:能級的簡併度,布羅意關係(空間,運動狀態,代表點,三維自由粒子的空間,德),相格,量子態數。
等概率原理,對應於某種分佈的玻爾茲曼系統、玻色系統、費米系統的微觀態數的計算公式,最概然分佈,玻爾茲曼分佈律
()配分函式
(),用配分函式表示的玻爾茲曼分佈(),fs,Pl,Ps的概念,經典配分函式()麥態斯韋速度分佈律。
綜合運用:
能計算在體積V內,在動量範圍P→P+dP內,或能量範圍ε→ε+dε內,粒子的量子態數;瞭解運用最可幾方法推導三種分佈。
第七章 玻爾茲曼統計
基本概念:熟悉U、廣義力、物態方程、熵S的統計公式,乘子α、β的意義,玻爾茲曼關係(S=KlnΩ),最可機率Vm,平均速度,方均根速度,能量均分定理。 綜合運用:
能運用玻爾茲曼經典分佈計算理想氣體的配分函式內能、物態方程和熵;能運用玻爾茲曼分佈計算諧振子系統(已知能量ε=(n+ 第八章 玻色統計和費米統計
基本概念: ))的'配分函式內能和熱容量。
光子氣體的玻色分佈,分佈在能量為εs的量子態s的平均光子數(
=0k時,自由電子的費米分佈性質(fs=1),費米能量
平均能量,維恩位移定律。
綜合運用:掌握普朗克公式的推導;T=0k時,電子氣體的費米能量
時,電子的平均速率的計算,電子的平均能量的計算。 ),T(0),費米動量PF,T=0k時電子的 (0)計算,T=0k 第九章 系綜理論
基本概念:
空間的概念,微正則分佈的經典表示式、量子表示式,正則分佈的表示式,正則配分函式的表示式。
經典正則配分函式。
不作綜合運用要求。
四、考試題型與分值分配
1、題型採用判斷題、單選題、填空題、名詞解釋、證明題及計算題等六種形式。
2、判斷題、單選題佔24%,名詞解釋及填空題佔24%,證明題佔10%,計算題佔42%。
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