福建师范大学《热力学与统计物理》期末考试必备题集

奥鹏期末考核

17407–福建师范大学《热力学与统计物理》奥鹏期末考试题库合集

单选题：
（1）系统与外界不作任何宏观功而传递能量的过程称为（ ）。
A.热运动
B.热辐射
C.热交换
D.做功
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（2）两系统达到热平衡的充分且必要条件是（ ）。
A.体积相等
B.温度相等
C.熵相等
D.焓相等
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（3）体系由液体和饱和蒸汽组成，此系统包含（ ）相。
A.4
B.3
C.2
D.1
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（4）体系由二元溶液组成，此系统包含（ ）相。
A.1
B.2
C.3
D.4
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（5）在等温过程中，系统对外界所作的功一定不能大于（ ）的减小。
A.熵
B.自由能
C.吉布斯函数
D.焓
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（6）在热力学中,对几个基本偏导数的物理意义进行了定义,其中等温压缩系数的表达式是( )。
A.
B.
C.
D.
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（7）热力学基本方程为( )。
A.
B.
C.
D.
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（8）能量均分定理是指处于温度为T的热平衡的经典系统,粒子能量中每一个独立平方项的平均值等于( )。
A.
B.
C.
D.
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（9）对于N个分子组成的理想气体系统,如果一个分子的配分函数为Z(T,V,1),那么整个系统的配分函数Z(T,V,N)为( )。
A.
B.
C.
D.
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（10）一个孤立系统有相和相,若系统已达到热平衡和力学平衡,但发生相变,相物质迁移到相,则化学势满足关系( )。
A.
B.
C.
D.
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（11）气体与温度为T1的高温热源保持热接触,从状态Ⅰ(p1,V1,T1)等温膨胀而达状态Ⅱ(p2,V2,T2),在这个过程中气体吸收的热量Q=( )。
A.
B.
C.
D.
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（12）一级相变的克拉珀龙方程的表达式为( )。
A.
B.
C.
D.
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填空题：
（1）理想气体的等温压缩系数等于##
1、
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（2）一个系统在压强和温度不变的情况下，为了判别此系统是否已达到平衡态，可采用的判据为##
1、
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（3）固相、液相之间的转变为##级相变。
1、
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（4）热力学中所特有的状态参量为##，它是实现两系统达到热平衡的充分且必要条件。
1、
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（5）1摩尔理想气体初态温度为T，体积为V1，经绝热自由膨胀过程体积膨胀为原来的e倍（e为自然对数），气体的内能变化为##。
1、
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（6）体系由溶液及其饱和蒸汽组成，此系统包含##相。
1、
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（7）两个全同粒子分布在相同能级的三个不同状态a、b和c中，一个粒子处在状态a，一个粒子处在状态b，如果它们是费米粒子，则这一分布出现的概率是##。
1、
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（8）系综的概念是##。
1、
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（9）正则分布是具有##宏观条件的系统的分布函数。
1、
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（10）一个处于热动平衡的系统，在局部上可能会经常发生偏离平衡的微小变化，这种现象叫做##
1、
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（11）理想气体的体胀系数等于##。
1、
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（12）在等温等压过程中，体系对外所作的最大非膨胀功不能大于该系统的##的减小。
1、
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（13）对简单系统，以T、V为独立变量，则特性函数为##，若焓H作特性函数则必须选##为独立变量。
1、
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2、
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（14）气液在临界点的转变为##级相变。
1、
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（15）单组元均匀系统的三相点有##个。
1、
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（16）多元复相系的相平衡条件是：在一定的温度和压强下，多元系各相达到平衡时，其中##的化学势都相等。
1、
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（17）判断一个孤立系统是否已达到平衡态，可采用的判据为##。
1、
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（18）两个全同粒子分布在相同能级的三个不同状态a、b和c中，一个粒子处在状态a，一个粒子处在状态b，如果它们是玻耳兹曼粒子（即经典粒子），则这一分布出现的概率是##。
1、
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（19）等概率原理的内容是##。
1、
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（20）利用能量均分定理求空窖内辐射场中具有一定波矢k和一定偏振的单色平面波的平均能量是##。
1、
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（21）玻色－爱因斯坦凝聚是粒子在##空间的凝聚。
1、
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（22）微正则分布是具有##宏观条件的系统的分布函数。
1、
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（23）在等温等压过程中，系统对外界所作的功一定不能大于的##减小。
1、
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（24）体系由五种气体按任意比例混合而成，该系统的独立强度参量数目为##。
1、
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（25）熵增原理只适用于##。
1、
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（26）热力学第二定律告诉我们，自然界中与热现象相关的实际过程都是##。
1、
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（27）整个系统在物理、化学性质上都均匀一致的系统称为##。
1、
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（28）在等温过程中，系统对外界所作的功一定不能大于##的减小。
1、
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（29）体系由液体和饱和蒸汽组成，此系统包含##相。
1、
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（30）当温度##或粒子数密度##时，波色系统与费米系统的量子关联效应会很强。
1、
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2、
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（31）在T-S 图中等容线与等压线的斜率之比为##。
1、
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（32）两系统达到热平衡的充分且必要条件是##。
1、
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（33）系统与外界不作任何宏观功而传递能量的过程称为##。
1、
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（34）体系由二元溶液组成，此系统包含##相。
1、
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（35）从微观角度看，气体的内能是##。
1、
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（36）一个孤立系统有相和相,若系统已达到热平衡和力学平衡,但发生相变,相物质迁移到相,则化学势满足关系:相化学势##相化学势。
1、
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（37）粒子遵从玻尔兹曼分布,能量表达式为,则粒子的平均能量为 ##。
1、
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（38）平衡状态下光子气体的化学势等于##。
1、
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（39）25 A的电流通过一个30的电阻器,历时2s,若电阻器保持为室温27℃,电阻器的质量是15克,比热容Cp为0.84 J/g.K,问电阻器的熵增为##。
1、
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（40）热力学第一定律的数学表达式是为##。
1、
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（41）热力学基本方程为##。
1、
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（42）一摩尔氧气在300 K下,压强由1标准大气压绝热压缩至e个标准大气压,求该过程中可以把氧气看成是理想气体,已知气体普适常数R=8.31,求过程熵变 ## Jmol-1 K-1。
1、
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（43）对一个有N个分子组成的某经典气体系统,空间中一个代表点表示##。
1、
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（44）1mol 理想气体,在27oC的恒温下发生膨胀,其压强由ePn准静态地降到1Pn,求气体所做的功是##。
1、
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简答题：
（1）什么是可逆过程，什么是不可逆过程？热力学第二定律的实质是什么？
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（2）不可逆过程：如果一个过程发生后，不论用任何曲折复杂的方法都不可能把它留下的后果完全消除而使一切恢复原状，这过程称为不可逆过程。
（3）热力学第二定律的本质：在自然界中，任何自发过程都是不可逆的。

（2）三元二相系的自由度是多少？为什么水的三相点只有一个？体系由溶质（例如溶解于水中的盐）和溶剂（例如水）组成，而且溶解未达到饱和状态，描述该系统需要的独立强度变量数目为多少？
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因为水是单元系统，根据吉普斯相律，但三奥鹏期末考核相共存时，该系统的自由度为0，所以水的三相点只有一个。
体系由溶质（例如溶解于水中的盐）和溶剂（例如水）组成，而且溶解未达到饱和状态，该系统属于二元二相系统，需要的独立强度变量数目为2。

（3）热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是什么？热力学第二定律的实质是什么？
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热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其它变化。（第二类永动机是不可能造成的）
热力学第二定律的实质：在自然界中，任何自发过程都是不可逆的。

（4）金属自由电子气是属于玻色气体还是费米气体？玻色气体与费米气体在T=0 K时有什么重要区别。
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在T =0K时，玻色气体发生玻色爱因斯坦凝聚，所有粒子都凝聚在最低能级上；　
在T=0K时，费米气体中粒子不能全都处在能量最低能级。金属原子中电子被填充的最高能级,以下能级全满,以上能级全空。
开始，每个量子态填充一个粒子，依次向上填充，直到费米能级。

（5）什么是平衡态？平衡态有哪些特点？
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特点：不限于孤立系统、弛豫时间、涨落、热动平衡。

（6）什么是开系，闭系，孤立系？
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闭系：与外界没有物质交换，但有能量交换的系统。
孤立系：与其他物体既没有物质交换，也没有能量交换的系统。

（7）什么是准静态过程？其实现的条件是什么？
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准静态过程的实现条件：无限缓慢；无摩擦。

（8）试说明，在应用经典理论的能量均分定理求固体热容量时，出现哪些与实验不符的结论或无法解释的问题？
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（2）对于金属的自由电子，如果将能量的均分定理应用于电子，电子的热容量与离子振动的热容量将有相同的数量级，实验结果是3K以上的自由电子的热容量与离子振动的热容量相比可以忽略不计。

（9）自由电子模型的内容包含哪些？
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（3）价电子与价电子间的库仑相互作用可以忽略不计。
故称为自由电子，可视自由电子气体为近独立粒子系统，于是可用几率法来讨论自由电子气体性质。

（10）什么是平衡辐射？
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