10级《热力学统计物理》试题B

湖南科技大学考试试题纸（B卷）(2011-2012学年第2学期)考试课程热力学统计物理学院物理学院系物理系班级10级1,2,3班命题教师许英任课教师许英考试时量100分钟参考人数95系主任签名交题时间2012年6月1日一、选择题（本题每一小题备选答案中只有一个答案最适合题意，请选择你认为最合适的答案填入题后括号内。每小题3分，共24分）１、关于自由能、吉布斯函数、熵的认识不正确的是（）①在等温等容过程条件下，系统的自由能永不增加。②孤立系统的熵永不减少。③等温等压过程条件下，系统的吉布斯函数永不增加。④等温等压过程条件下，系统的自由能永不增加。２、单元复相系平衡性质叙述不正确的是：①三相点具有确定的T，P。②两相共存线上T、P仅有一个可独立变化。③当温度超过临界点时，物质仍可处在液相或气相。④当温度从低逐渐接近临界点温度时，气液两相性质的差别越来越小。３、对于复相多元系，只有当下述哪项条件满足时，吉布斯函数才有意义？（）①系统各部分压强相等。②系统各部分温度相等。③系统各部分温度、压强与内能均相等。④系统各部分温度与压强均相等。４、对于可逆过程,下列式子正确的是：①0LTQd②0LTQd③0LTQd④0LTQd5、能量均分定理不能适用的系统:①单原子分子理想气体的内能②金属中的自由电子的能量。③低频下的热平衡辐射系统④室温和高温下的固体热容量6、对波色-爱因斯坦凝聚体的描述不正确的是：（）①凝聚体的能量为0②凝聚体的动量为0③凝聚体的熵为0④只有在绝对零度时才出现凝聚相7、下列关于波尔兹曼系统的微观状态数表达式正确的是（）①llllBMaaN!,!②)!1(!)!1(,lllllBMaa③)!(!!,lllllBMaa④lalllBMaaN!,!8，设某孤立系的微观态数目为S，则该系统的微正则分布可表为（）①seS②seS③SS1④SS二、填充题：（每小题3分，共24分）1、热膨胀系数α=；压强系数=。2、盐的水溶液与水蒸气平衡共存时，该系统的自由度数是：。3、开系的热力学函数内能和吉布斯函数全微分形式可以表述为：，。4,O2分子的平动、转动、振动的自由度数分别为：。5,经典极限条件或非简并条件为：6、由能量均分定理，单原子分子理想气体定压热容量与定容热容量的比值为。7、应用波尔兹曼统计，若配分函数为Z1,则内能为：,广义力为：。8,某分子的第一激发态的能量比基态高J18105,温度大约要达到_____K之后，电子运动对热力学函数才有明显的贡献。三，简答题（每小题5分，共10分）：1）简述自由电子气体在T=0K及T0K时的分布。并绘出每个量子态上的平均占据数f随电子能量的变化关系示意图。2）什么是空间和空间？四、（10分）有两个相同的物体，热容量为常量。初始温度同为Ti。今令一制冷机在此两物体之间工作，使其中一个物体的温度降低到T2为止。假设物体维持在定压下，并且不发生相变。试根据熵增加原理证明，此过程中所需的最小功为：五、（10分）实验发现，一气体的压强p与比体积的乘积及内能密度u都只是温度的函数，即)(),(TuuTfpv。试根据热力学理论讨论该气体的物态方程可能具有什么形式。六、（11分）已知单原子分子的能量-动量关系为mp22，求能量在d~区间的粒子的微观状态数。七、（11分）试由波色分布导出辐射场内能的能量密度随频率的变化公式即普朗克公式：，并讨论普朗克公式在低频和高频范围的极限结果。（提示：光子动量能量关系为：）共3页，第3页iipTTTTCW2222mincpdehCVdTUkTh1),(/332