西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷类别：网教 专业：物理学 ( 物理学教育 ) 课程名称【编号】：统计物理基础【0132】 A 卷大作业 满分：100 分一.简述热力学第二定律的文字叙述和数字表示，它在热力学中有哪些作用？（20 分）答：①热力学第二定律文字叙述有两种：克氏说法：热传导不可逆开氏说法：功变热不可逆②数学表示：（等号对应可逆，不等号对应不可逆）③适用范围：大量微观粒子构成的宏观系统，且在时间和空间上有限，不适用宇宙。④重要性：1.定义了熵 2.揭示了过程进行方向 3.否定了第二类永动机制造的可能性。二.写出玻耳兹曼分布公式的几种主要形式，各公式代表的物理意义及适用条件（20 分）答：玻耳兹曼关系的表达式为： （ 为玻尔兹曼常数)　 　物理意义是：它表示系统的熵 与系统微观状态数 的对数成正比，即熵是系统中微观粒子无规运动的无序程度（或混乱程度）量度。　　波耳兹曼关系的重要性：（1）给熵以微观解释，揭示了熵的微观意义。（2）它将宏观量（ ）与微观量（ ）联系起来。（3）用它可对热力学第二、第三定律给以微观解释。　　熵增加原理的微观解释是：由 可知，绝热系统中发生的过程宏观上讲是向熵增加的方向进行，而微观上看就是系统总是由微观状态数少（即有序）到微观状态数多（即无序）的方向进行，到达平衡态时系统最无序。三、写出如下几种情况的热力学第一定律的数学表示；（20 分，每小题 4 分）① 孤立系统中的过程； ② 绝热系统中的过程； ③ 准静态过程；④ 气体系统中的热力学过程； ⑤理想气体等温过程；答：①孤立系统中的过程： （即 =常量）　　　　　　　　　　②绝热系统中的过程： 　　　　　　　　　　　　　　　③ 准静态过程： 　　　　　　　　　　　　　　　④以 P、V 为状态参量的系统： 　　　　　　　　四、作图题（20 分）在 P－V 图中作出：单原子分子理想气体的(a) 等温过程；(b)等压过程；(c)等容过程；答：- 1 - 五、被吸附在面积为 A 的平面上的分子，可作为单原子分子理想气体，分子总数 、温度 ，用经典玻尔兹曼统计求气体的内能 U，热容量和状态方程。（20 分）解：（1）波耳兹曼统计方法　 　粒子自由度 ，　　　　 　　内能　　　　　　　　令 常数，得到绝热过程方程　　 常数　　（2）正则分布　　系统的自由度 ，　　系统配分函数　　　　这里　　内能　　　　　　　　 令 常数，得到绝热过程方程。 常数。- 2 -NT