1 热力学统计物理 1、请给出熵、焓、自由能和吉布斯函数的定义和物理意义 解：熵的定义：ᵄᵃ − ᵄᵃ = ∫dᵄᵄ ⟹ᵃᵃdᵄ = dᵄᵄ 沿可逆过程的热温比的积分，只取决于始、末状态，而与过程无关，与保守力作功类似。因而可认为存在一个态函数，定义为熵。 焓的定义：ᵃ = ᵄ + ᵅᵄ 焓的变化是系统在等压可逆过程中所吸收的热量的度量。 自由能的定义：ᵃ = ᵄ − ᵄᵄ 自由能的减小是在等温过程中从系统所获得的最大功。 吉布斯函数的定义：ᵃ = ᵃ + ᵅᵄ = ᵄ – ᵄᵄ + ᵅᵄ 在等温等压过程中，系统的吉布斯函数永不增加。也就是说，在等温等压条件下，系统中发生的不可逆过程总是朝着吉布斯函数减少的方向进行的。 2、请给出热力学第零、第一、第二、第三定律的完整表述 解：热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。 热力学第一定律：自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。 热力学第二定律： 克氏表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化； 开氏表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用 的功而不引起其他变化。 热力学第三定律： 能氏定理：凝 聚 系的熵在等温过程中的改 变随 热力学温度趋 于零，即 limᵄ→0(∆ᵄ)ᵄ = 0 绝 对 零度不能达 到原 理：不肯 能通 过有限 的步 骤 使一个物体冷 却 到热力学温度的零度。通常 认为，能氏定理和绝 对 零度不能达 到原 理是热力学第三定律的两种表述。 3、请给出定压热容 与定容 热容 的定义，并 推 导 出理想 气 体的定压热容 与定容 热容 关系式：ᵆᵉ − ᵆᵇ = ᵈᵇ 解：定容 热容 ： ᵃᵄ = (ᵱᵄᵱᵄ)ᵄ表示 在体积不变的条件下内 能随 温度的变化率 ； 定压热容 ：ᵃᵅ = (ᵱᵄᵱᵄ)ᵅ−ᵅ (ᵱᵄᵱᵄ)ᵄ= (ᵱᵃᵱᵄ)ᵄ表示 在压强 不变的情 况 下的熵增； 对 于理想 气 体，定容 热容 ᵃᵄ的偏 导 数可以 写 为导 数，即 ᵃᵄ = dᵄdᵄ （ 1） 定压热容 ᵃᵅ的偏 导 数可以 写 为导 数，即 ᵃᵄ = dᵃdᵄ （ 2） 理想 气 体的熵为 ᵃ = ᵄ + ᵅᵄ = ᵄ + ᵅᵄᵄ （ 3） 由（ 1）（ 2）（ 3） 式可得理想 气...
