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西南大学陈鹏热力学统计物理期末复习重点习题整理汇总

西南大学陈鹏热力学统计物理期末复习重点习题整理汇总_第1页
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热力学统计物理 _第五版 _汪志诚 _ 课后重点题目答案1 / 11第一章热力学的基本规律1.8 满足npVC的过程称为多方过程,其中常数n名为多方指数。试证明:理想气体在多方过程中的热容量nC 为1nVnCCn解:根据式( 1.6.1 ),多方过程中的热容量0lim.nTnnnQUVCpTTT(1)对于理想气体,内能U 只是温度 T 的函数,,VnUCT所以.nVnVCCpT(2)将多方过程的过程方程式npVC 与理想气体的物态方程联立, 消去压强 p 可得11nTVC (常量)。(3)将上式微分,有12(1)0,nnVdTnVTdV所以.(1)nVVTnT(4)代入式( 2),即得,(1)1nVVpVnCCCT nn(5)其中用了式( 1.7.8 )和( 1.7.9 )。1.14 试根据热力学第二定律证明两条绝热线不能相交。解:假设在 pV 图中两条绝热线交于C 点,如图所示。设想一等温线与热力学统计物理 _第五版 _汪志诚 _ 课后重点题目答案2 / 11两条绝热线分别交于A 点和 B 点(因为等温线的斜率小于绝热线的斜率,这样的等温线总是存在的) ,则在循环过程 ABCA 中,系统在等温过程AB 中从外界吸取热量 Q ,而在循环过程中对外做功W ,其数值等于三条线所围面积(正值) 。循环过程完成后,系统回到原来的状态。根据热力学第一定律,有WQ 。这样一来,系统在上述循环过程中就从单一热源吸热并将之完全转变为功了,这违背了热力学第二定律的开尔文说法,是不可能的。因此两条绝热线不可能相交。第二章均匀物质的热力学性质2.2 设一物质的物态方程具有以下形式:() ,pf V T试证明其内能与体积无关. 解:根据题设,物质的物态方程具有以下形式:() ,pf V T(1)故有().Vpf VT(2)但根据式( 2.2.7 ),有,TVUpTpVT(3)所以( )0.TUTf VpV(4)热力学统计物理 _第五版 _汪志诚 _ 课后重点题目答案3 / 11这就是说,如果物质具有形式为(1)的物态方程,则物质的内能与体积无关,只是温度 T 的函数 . 2.4 已知0TUV,求证0.TUp解:对复合函数( ,)( ,( ,))U TPU TV Tp(1)求偏导数,有.TTTUUVpVp(2)如果0TUV,即有0.TUp(3)式(2)也可以用雅可比行列式证明:(,)( ,)(,) ( ,)( ,) ( ,)TUUTpp TUTVTVTp T.TTUVVp(2)第六章近独立粒子的最概然分布 6.3 试证明,对于二维自由粒子,在面积L2内,在 ε 到 ε+dε 的能量范围内,量子态数为D(ε) d ε =mdhL222证明: 对于二维自由粒子,有yyxxnLhpnLhp,yyxxdnLhdpdnLhdp,所以,在面积L2 内,在yyyxxxdpp...

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