研究生入學(xué)考試大綱

817熱力學(xué)統(tǒng)計物理

制訂單位：遼寧師范大學(xué)物理與電子技術(shù)學(xué)院

制訂日期：2019年8月

817熱力學(xué)統(tǒng)計物理研究生考試大綱

注意：本大綱為參考性考試大綱，是考生需要掌握的基本內(nèi)容。

一、課程簡介：

熱力學(xué)是熱運(yùn)動的宏觀理論。通過對熱現(xiàn)象的觀測、實驗和分析，人們總結(jié)出了熱現(xiàn)象的基本規(guī)律，即熱力學(xué)的三個定律。它們具有高度的可靠性和普遍性，以它們?yōu)榛A(chǔ)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，通過邏輯演繹可以得到物質(zhì)各種宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系、宏觀過程進(jìn)行的方向和限度等結(jié)論，并且可以應(yīng)用熱力學(xué)理論研究一切宏觀物質(zhì)系統(tǒng)。但在實際應(yīng)用中，只有結(jié)合實驗觀測的數(shù)據(jù)才能得到具體物質(zhì)的特性，而且把物質(zhì)看作連續(xù)體，也不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，因而無法解釋一些實際物理現(xiàn)象，這是它的局限性。

統(tǒng)計物理學(xué)是熱運(yùn)動的微觀理論。它是從宏觀物質(zhì)系統(tǒng)是由大量微觀粒子所構(gòu)成這一基本事實出發(fā)，認(rèn)為物質(zhì)的宏觀性質(zhì)是大量微觀粒子性質(zhì)的集體表現(xiàn)，宏觀物理量是微觀物理量的統(tǒng)計平均值。它從一個基本統(tǒng)計原理出發(fā)深入到熱運(yùn)動的本質(zhì)，因而，在對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)作出某些假設(shè)之后，可以求得具體物質(zhì)的特性，并闡明產(chǎn)生這些特性的微觀機(jī)理。

因此，熱力學(xué)統(tǒng)計物理是把宏觀唯象的熱力學(xué)理論和微觀的統(tǒng)計物理理論有機(jī)地結(jié)合在一起，是分析物質(zhì)宏觀物理性質(zhì)必不可少的兩個方面。本門課程與其它理論物理課程相輔相成，是培養(yǎng)理論物理研究生的重要基礎(chǔ)理論課程。

二、主要考察知識點(diǎn)及具體要求：

《熱力學(xué)部分》

一、熱力學(xué)的基本規(guī)律

考核知識點(diǎn)：

1、熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)及其描述。

2、熱平衡定律和溫度。

3、熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用。

4、熱力學(xué)第二定律及其應(yīng)用。

5、熵增加原理及其應(yīng)用。

考核要求：

1、理解熱力學(xué)平衡態(tài)的性質(zhì)、特點(diǎn)及相關(guān)概念。

2、掌握準(zhǔn)靜態(tài)功的物理意義及其在簡單系統(tǒng)、電介質(zhì)系統(tǒng)、磁介質(zhì)系統(tǒng)的應(yīng)用。

3、掌握熱力學(xué)第一定律及其物理意義;理解熱容量和焓的定義;焦耳定律的導(dǎo)出及其理論意義。

4、理解熱力學(xué)第二定律的物理意義;熵的引入、性質(zhì)及其在理想氣體的應(yīng)用。

5、掌握熵增加原理的物理意義、性質(zhì)及簡單過程熵的計算。

二、均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)

考核知識點(diǎn)：

1、內(nèi)能、焓、自由能和吉布斯函數(shù)的全微分。

2、麥?zhǔn)详P(guān)系的簡單應(yīng)用。

3、氣體的節(jié)流過程和絕熱膨脹過程。

4、基本熱力學(xué)函數(shù)的確定。

5、特殊函數(shù)。

6、熱輻射的熱力學(xué)理論。

7、磁介質(zhì)的熱力學(xué)理論。

8、獲得低溫的方法。

考核要求：

1、熟練掌握不同系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程及其相應(yīng)的麥克斯韋關(guān)系的應(yīng)用。

2、了解特性函數(shù)方法;

3、熟練掌握各種熱力學(xué)函數(shù)的計算方法及應(yīng)用。

4、熟練掌握節(jié)流過程、絕熱膨脹的計算及物理意義的討論。

5、熟練掌握磁介質(zhì)熱力學(xué)的分析方法。

6、了解空窖輻射熱力學(xué)的計算和物理意義和低溫的獲得方法。

《統(tǒng)計物理部分》

一、微觀運(yùn)動狀態(tài)的描述

考核知識點(diǎn)：

1、粒子運(yùn)動狀態(tài)的經(jīng)典描述。

2、粒子運(yùn)動狀態(tài)的量子描述。

3、系統(tǒng)微觀運(yùn)動狀態(tài)的描述。

4、等概率原理。

5、分布和微觀狀態(tài)。

考核要求：

1、理解和掌握粒子運(yùn)動狀態(tài)的經(jīng)典描述和量子描述。

2、理解不同系統(tǒng)微觀運(yùn)動狀態(tài)的描述、系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)的導(dǎo)出方法。

3、理解等幾率原理的物理意義。

二、近獨(dú)立粒子系統(tǒng)的最概然分布

考核知識點(diǎn)：

1、玻耳茲曼分布。

2、玻色分布和費(fèi)米分布。

3、三種分布的關(guān)系。

考核要求：

1、理解玻爾茲曼分布、玻色分布和費(fèi)密分布的導(dǎo)出方法及其這種方法的正確性和缺陷。

2、掌握三種分布的共性和區(qū)別，理解非簡并條件的意義和運(yùn)用。

三、玻耳茲曼統(tǒng)計

考核知識點(diǎn)：

1、熱力學(xué)量的統(tǒng)計表達(dá)式。

2、理想氣體的物態(tài)方程。

3、麥克斯韋速度分布律。

4、能量均分定理。

5、理想氣體的內(nèi)能和熱容量。

6、理想氣體的熵。

7、固體熱容量的愛因斯坦理論。

8、順磁性固體。

9、負(fù)溫度狀態(tài)。

考核要求：

1、掌握熱力學(xué)量統(tǒng)計表達(dá)式的推導(dǎo)和應(yīng)用。

2、掌握使用玻耳茲曼分布計算(單原子分子、雙原子分子)理想氣體的各個熱力學(xué)函數(shù)。

3、掌握麥克斯韋速度分布律及其典型平均值的計算。

4、掌握能均分定理的證明以及適用范圍的局限性。

5、掌握運(yùn)用愛因斯坦模型計算固體熱容量的方法。

6、掌握根據(jù)粒子不同的能量形式(量子或經(jīng)典)，計算系統(tǒng)各種熱力學(xué)函數(shù)的方法。

7、了解用玻耳茲曼分布處理順磁性固體的熱力學(xué)函數(shù)及相關(guān)性質(zhì)。

8、了解負(fù)溫度狀態(tài)的概念和應(yīng)用。

四、量子統(tǒng)計基礎(chǔ)

考核知識點(diǎn)：

1、熱力學(xué)量的統(tǒng)計表達(dá)式。

2、弱簡并理想玻色氣體和費(fèi)米氣體。

3、光子氣體。

4、金屬中的自由電子氣體。

考核要求：

1、理解熱力學(xué)量統(tǒng)計表達(dá)式的推導(dǎo)和應(yīng)用。

2、了解弱簡并理想玻色氣體和費(fèi)米氣體

3、掌握玻色分布對于光子氣體的應(yīng)用。

4、掌握費(fèi)米分布對于金屬中電子氣體的應(yīng)用。

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