热力学统计物理习题、作业

L.S 3.6.4 已知L.S 3.6.1的克劳修斯方程中a、b、c都是正常数,计算遵守该方程的气体的焦耳系数,并说明它是负的。

L.S 3.6.5 已知L.S 3.6.2狄特里奇方程中a、b都是正常数,试由它计算焦耳系数,并说明它是负的。

L.S 3.6.6 一气体遵从贝则罗状态方程 (P+a/Tv2)(v-b)=RT,求这种气体的转换温度。

L.S 3.6.7 求狄特里奇气体的转换温度。

L.S 3.7.1 对于一维固体和二维固体,找出声子的态密度。 L.S 3.7.2 对于一维和二维固体计算其热力学函数

L.S 3.8.1 顺磁固体是由N个磁偶极子组成的系统,求当有n个磁偶极子与外磁场平行时系统的能量。

L.S 3.8.2 由N个磁偶极子组成的系统,当其中n个与外磁场反平行时,求它所对应的微观态数。

L.S 3.8.3 试导出CH-CI的计算公式。

L.S 3.8.4 若顺磁固体遵从居里定律计算CH和CI。

L.S 3.9.1 试从以下几个温度所描述的状态中找出最热的和最冷的 -157K,300K,-800K,600K,-96K。

L.S 3.9.2 试证明在负绝对温度情况下熵增原理与热力学第二定律克劳修斯表述的等价性

L.S 3.9.3 试由熵增原理出发推出负绝对温度情况下热力学第二定律的开尔文表述。

L.S 3.9.4 比较在正温和负温两种情况下,卡诺正向循环中两热源之间的熵流方向。

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L.S 3.9.5 始终处于负绝对温度的系统经历一不可逆过程,若其初末态具有相同的体积、熵和粒子数,试证明此不可逆过程向内能增加的方向进行,达到平衡时内能取最大值。

L.S 3.9.6 始终处于负绝对温度的系统经历一不可逆过程,若其初末态具有相同的压强、熵和粒子数,试证明此不可逆过程向焓增加的方向进行,达到平衡时焓取最大值。

L.S 3.9.7 始终处于负绝对温度的系统经历一不可逆过程,若其初末态具有相同的体积、温度和粒子数,试证明此不可逆过程向自由能增加的方向进行,达到平衡时自由能取最大值。

L.S 3.9.8 始终处于负绝对温度的系统经历一不可逆过程,若其初末态具有相同的压强、温度和粒子数,试证明此不可逆过程向自由焓增加的方向进行,达到平衡时自由焓取最大值。

L.S 3.10.1 已知白矮星天狼B的质量约为2.09×1030kg,半径约为5.57×103km,质子的质量为1.67×10-27kg,y=2,求该星的核子总数。

L.S 3.10.2 利用L.S 3.10.1中所给数据计算天狼B中电子气体的费米能。电子质量为9.11×10-31kg、h=6.63×10-34J·s

L.S 3.10.3 利用前面已给出的数据计算天狼B在两种极端情况下电子气体的压强

L.S 3.10.4 已知G=6.67×1011Nm2kg-2求白矮星临界质量(其它数据参阅L.S 3.10.1—3.10.3)

第四章 随手练习题

L.S 4.1.1 已知在1大气压下,纯水的沸点为373.15K,汽化热为2.2574×106J/Kg,水的比容为1.043×10-3m3/Kg,蒸汽的比容为1.673m3/Kg,求沸点随压强的变化。

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L.S 4.1.2 1大气压下冰的熔点为273.15K,此时熔解热为3.338×105J/Kg,冰的比容为1.093×10-3m3/Kg,水的比容为1.002×10-3m3/Kg,求冰的熔点随压强的变化。

L.S 4.2.1 试用a、b、R三个常数将范氏方程的临界参数Tc、Pc、Vc表示出来。

L.S 4.2.2 用对比参量?=T/Tc、?=P/Pc、?=V/Vc表示的物态方程称为对比物态方程。试求范氏方程的对比物态方程,由此看出对比物态方程有何特点?

L.S 4.2.3 考虑气液两相平衡时?-T平面1=?2、v1

L.S 4.3.1 已知室温291K时水的表面张力为0.073Nm-1,比容为18.016×10-6m3/mol,若水滴半径分别为10-5cm、10-6cm、10-7cm,求这三种情况下,过饱和蒸汽压与同温下的饱和蒸汽压之比值。

L.S 4.4.1 试导出(4.4.1)式。 L.S 4.4.2 试导出(4.4.2)式

L.S 4.4.3 试用玻色-爱因斯坦统计算出(4.4.5)、(4.4.6)式。

L.S 4.5.1 从上述热力学方程出发经过勒让德变换可能引入多少个不同的态函数?试写出焓、自由能、巨热力势的全微分式,指出它们分别作为特性函数时所应选取的独立变量。

L.S 4.5.2 试证明吉布斯关系式SdT?VdP??rnrd?r?0 L.S 4.5.3 试证明

?r?(?U/?nr)(?H/?nr)(?F/?nr)S,V,nj?r?S,P,nj?r?T,V,nj?r

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L.S 4.5.4 四元系最多能有几项共存?当有三相共存时需用几个参量描述它的状态?

L.S 4.6.1 写出(4.6.1)和(4.6.2)式所给化学反应的平衡条件。

L.S 4.6.2 写出(4.6.1)和(4.6.2)式所给化学反应的质量作用定律第一、第三两种具体形式。

L.S 4.6.3 使破坏系统在等温下改变压强,反应将向何方向进行?以此说明勒夏忒列原理

第五章 随手练习题

L.S 5.1.1 试以?S、?P为自变量,证明S、P的涨落分别为 (?S)2?kCP,2?kT/V?,(?P)S?S?P?0

L.S 5.1.2 试用(5.1.11)-(5.1.13)式计算(?P)2与上个练习比较,如果直接从(5.1.9)式出发计算(?S)2,选用哪些自变量比较方便?

L.S 5.1.3 如果选?T、?S或?P、?V做自变量,从(5.1.9)式看可能会遇到什么问题?若选?T、?P或?S、?V做自变量又如何?

L.S 5.1.4 计算上述系统的?T?S,?P?V,???N。 L.S 5.1.5 计算上述系统的?T?P,?T??,???P。 L.S 5.1.6 计算上述系统的?V?S,?S?N,?V?N。

2、习题: 第一章习题

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