⾼中物理奥林匹克竞赛——-热学复习参考
《热学》复习参考
基本概念部分
导论
1．热学是研究什么的？（宏观：热现象；微观：热运动） 物质的热现象（热运动）的规律、微观本质及其应⽤。
2．什么是热运动？它的特点是什么？（特点：粒⼦的⼤量性和运动的⽆规性）
热运动——宏观物体内部⼤量微观粒⼦的⼀种永不停息的⽆规则运动。
特点：（1）单个粒⼦的运动具有极⼤的偶然性；
（2）⼤量微观粒⼦组成的系统在整体上却遵循确定的规律。 3．热学研究的对象是什么？（对象：⼤量微观粒⼦组成的宏观系统）
4．热学有哪些研究⽅法？（宏观：热⼒学；微观：统计物理）它们各⾃的特点是什么？
热⼒学：结论具有⾼度的可靠性和普遍性。但对热现象的本质⽆法了解，对⼀些热现象⽆法作出解释。
统计物理学的特点：能揭露热现象的本质。但它对物质的微观结构所作的简化假设，使结论具有近似性，须⽤热⼒学来验证。5．热学是怎么分类的？（从⽅法分：热⼒学、统计物理学；从对象的状态分：平衡态、⾮平衡态、相变）
第⼀章
1．平衡态
1．1 什么是⼒学中的平衡？
平衡态——所受合外⼒为0.大连港股份有限公司
1．2 什么是热学中的平衡态？
平衡态——在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。
1．3 平衡态是否只适⽤于孤⽴系？（⼀个处于平衡态的系统的⼦系统）
孤⽴系——与外界没有任何相互作⽤的系统。不是
1．4 平衡态是否适⽤于有外场的系统？
适⽤
1．5 在研究⼤⽓时，重⼒场算不算“外界影响”？
光导纤维照明不算
1．6 平衡态是否只适⽤于均匀系？（两相平衡共存；或外⼒场中）
不是
1．7 系统处于平衡态时，其宏观性质是否⼀定各处相同？（有外场时）
是
国际学术会议
1．8什么是热平衡和热动平衡？热动平衡的条件是什么？
热平衡——在传热的条件下达到的平衡。
热动平衡
（1）这是⼀种动态平衡。系统的宏观性质虽不随时间变化，但组成系统的微观粒⼦仍在不停地运动。只不过微观粒⼦运动的
平均效果不随时间变化。
（2）“系统的宏观性质不随时间变化”是相对的，绝对不变是不存在的。故平衡态是理想状态。
1．9 从微观量⼦统计的⾓度，所谓平衡指的是什么？（细致平衡、H定理、最概然分布、玻尔兹曼关系）
最概然值（最可⼏值）
⼩球数最多的槽（或曲线的极⼤值处），表⽰⼩球落⼊该槽（或该处附近）的可能性最⼤，故该处的坐标x称为坐标的最概然值（最可⼏值）。
细致平衡——每种碰撞的正、逆过程相互平衡，则总的平衡可以保证。
H定理
求H的时间变化率：
d d
ln
d d
a
a a
a
n H
n
t t
=∑g
将(2．48)式代⼈，得 ,;','
,;','
d (,;,)ln ()
d (,;,)ln ()
a a
b a b a b a b a a b a b a b a b H
a b a b n n n n n t
a b a b n n n n n ''''=
Γ-''''=
Γ-∑∑
∑
其中a 、b 都代表初态，求和时把能级a 叫做b ，把b 叫做a ，是⽆所谓的，所得结果相同。故有
,;','
d (,;,)ln ()d b a b a b b a a b H
b a a b n n n n n t ''''=Γ-∑ 因Γ（b ，a ；a ＇，b ＇）＝Γ（a ，b ；a ＇，b ＇）将上两式相加除以2，得
,;','
d 1(,;,)(ln ln )()d 2a b a b a b a b a b H a b a b n n n n n n t ''''=Γ+-∑ 再将初态指标a 、b 与末态指标a ＇、b ＇对换，有
(,;,)(ln ln )()d 2a b a b a b a b a b
H a b a b n n n n n n t ''''''=Γ+-∑
由微观过程的可逆性有Γ（a ＇，b ＇；a ， b ）＝Γ（a ，b ；a ＇，b ＇），也将上两式相加除以2，
得
公羊学
,;','
d 1(,;',')(ln ln ln ln )()
d 4
a b a b a b a b a b a b H a b a b n n n n n n n n t ''''=Γ+---∑
即（2．56）讨论：在上式的每⼀项中
①当 0a b a b n n n n ''->时，有②当 0a b a b n n n n ''-<；时，有③当 0a b a b n n n n ''
-=时，有（达到细致平衡）所以永远有（2．57）
—— 玻⽿兹曼H 定理
定理的意义：
H 函数在任何⾮平衡分布下总是单调下降的，最后在满⾜细致平衡的条件下才不再变化。这时H 达到了它的极⼩值。 1．10怎么区别热学中的平衡态和稳定态？（内部是否存在宏观的“流”） 2. 温度 2．1 由热0律怎样得出温度的宏观定义的？
宏观定义：标志处于热平衡的各系统的共同宏观特征的物理量。 2．2
温度的基本特征是什么？
特征：两个相互处于热平衡的物体温度相同。 2．3 从微观的⾓度，两个系统热平衡的实质是什么？有相同的温度
2．4 温度的微观意义是什么？它是怎么得到的？微观定义：标志⼤量分⼦⽆规热运动剧烈程度的物理量。
2．5 温度是决定于分⼦的平均动能，还是平均平动能，或者平均能量？平均平动能
2．6 极稀薄的⽓体有稳定的温度吗？为什么？
没有；因为温度是对⼤量分⼦的统计，稀薄的⽓体分⼦数较⼩。 2．7 单个分⼦有温度吗？温度是宏观概念还是微观概念？,;','
d 1
蚂蚁文苑
(,;,)ln ()d 4a b a b a b a b a b a b n n H a b a b n n n n t n n ??'''' ?=Γ- ?''??
∑ln 0a b
a
b
n n n n ??
< ''
ln 0a
b
a b
n n n n ??
''??
d 0
d H t ≤ln 0a b a b
n n
n
n ??
> ''
没有。宏观概念
2．8 地球外层的⼤⽓的温度很⾼（约103K），这时⼈是会热死还是会冻死？为什么？
冻死
2．9 ⼈对冷热的感觉与哪些因素有关？
2．10 从量⼦统计的⾓度温度⾼意味着什么？
分⼦运动的平均动能越⼤
2．11 电风扇的作⽤是降低温度吗？
不是
3. 温度的测量
温度的数值表⽰法——温标
3．2 什么是经验温标？经验温标的主要缺点是什么？
⼈们⾃⾝体温是衡量温度的标准。
测温需要有客观的⼿段
3．3 建⽴温标有哪些要素？
建⽴温标(temperature scale)的三要素：
①选择测温物质和测温属性
测温物质——温度计中所⽤的物质
测温属性——被利⽤的测温性质
任⼀物质的任⼀物理属性，只要它随温度的改变⽽发⽣单调的、显着的变化，都可以⽤来标志温度。如：体积、压强、电阻······
②选定固定标准点
易于复现，如⽔的冰点、沸点、三相点
③规定测温属性随温度变化的函数关系
⼀般规定：t（x）=a（x）即线性关系，其中x为测温属性
⼀般说来此三要素都与物质的选择有关，故称经验温标。
3．4 有哪些常⽤温标？它们的关系怎样？
①华⽒温标
单位是“华⽒度”，记作：°F ，
华伦海特(G．D．Fahrenheit)1714年建⽴的。
固定标准点：
起初把盐⽔混合物的冰点定为0度，把⼈体的正常温度定为96度，
后来把⽆盐的冰⽔混合物的温度定为32度，把⼤⽓压下⽔的沸点定为212度。
在这样规定的温标⾥，⼈体正常温度较准确的数值是98.6 °F．
②摄⽒温标
单位是“摄⽒度”，记作: °C
瑞典天⽂学家摄尔修斯(A．Celsius)1742年建⽴的。
原来把⽔的冰点定为100度，沸点定为0度，
后改为⽔的冰点定为0度，沸点定为100度
③摄⽒温标与华⽒温标的换算关系：t F=32+9/5t C
3．5 为什么要引⼊理想⽓体温标？对⽓体温度计是否存在⼀种⽓体⽐另⼀种更好？
3．6 什么是理论温标？有何优点？怎么实现？
3．7 什么是国际温标（ITS －90）？
3．8 你知道哪些常⽤温度计？它们的测温属性是什么？
（1）液体温度计
测温物质：酒精或⽔银，
测温属性：热膨胀。
（2）⽓体温度计
测温物质：某种⽓体
测温属性：①定体⽓体温度计压强
②定压⽓体温度计体积
（3）⾦属电阻温度计
测温物质：某种⾦属
测温属性：电阻
（4）温差电偶温度计
北大图书馆测温物质：热电偶
测温属性：温差电动势
（5）光学⾼温计
另外，磁温度计、半导体温度计······
3．9 你认为应怎样测量下列物体的温度？（太阳、⾼空的⼤⽓、地⼼、昆⾍、⽉球、海底、钢⽔……）4. 热量
4．1 热的本质是什么？⼈们是怎么知道的？
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议