2020年硕士研究生入学考试大纲
考试科目名称：热力学与统计物理 考试时间：120分钟，满分：100分
一、考试要求
本考试大纲适用于中国石油大学（华东）物理学专业的学术型硕士研究生入学考试。热力学与统计物理是物理类各专业的一门重要基础理论课，本科目的考试内容主要包括热力学的基本规律、均匀物质的热力学性质、单元系的相变、多元系的复相平衡和化学平衡、近独立粒子的最概然分布、玻尔兹曼统计、玻色统计和费米统计、系综理论等八大部分。
要求考生全面系统地掌握热力学与统计物理的基本概念、基本原理及基本方法，并能灵活运用，具备较强分析问题与解决问题的能力。
考试主要题型为推导证明题和计算题。各部分考试内容的具体要求如下：
1．热力学的基本规律
（1）掌握热力学平衡定律和热力学第一、第二定律的表述、内涵及应用。
（2）理解和掌握物态方程、功、热容、内能、焓、自由能、吉布斯函数。
（3）掌握卡诺定理、克劳修斯等式和不等式、熵和热力学基本方程、热机等。
（4）重点掌握熵增原理及其简单应用，熵的计算以及物态方程的推导与计算。
2．均匀物质的热力学性质
（1）重点掌握内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分、麦氏关系及其简单应用。
（2）掌握特性函数、气体的节流过程和绝热过程。
（3）重点掌握热力学关系的推导与证明。
3．单元系的相变
（1）重点掌握热动平衡判据、化学式、开系的热力学基本方程及应用。
（2）掌握单元复相系的平衡条件和平衡性质。
（3）掌握相图、气液两相的转变、平衡曲线的确定以及克拉柏龙方程。
4．多元系的复相平衡和化学平衡
（1）掌握多元系的热力学函数和基本热力学方程。
（2）掌握多元系的复相平衡条件和吉布斯相律。
（3）重点掌握化学平衡条件和理想气体的化学平衡。
（4）掌握热力学第三定律的表述、内涵及应用。
（1）掌握粒子运动状态的经典和量子描述，系统微观运动状态的描述。
（2）掌握系统宏观状态、分布和系统微观状态的区别与联系。
（3）掌握等概率原理及应用。
（4）重点掌握玻耳兹曼系统、玻色系统、费米系统的微观状态数和分布。
6．玻尔兹曼统计
（1）重点掌握玻尔兹曼统计理论下热力学量的统计表达式。
（2）掌握能量均分定理及应用。
（3）重点掌握玻尔兹曼统计理论求理想气体的物态方程、热容和熵等热力学量。
7．玻色统计和费米统计
（1）重点掌握玻色和费米统计理论的热力学量的统计表达式。
（2）掌握玻色-爱因斯坦凝聚的相关内容。
（3）重点掌握普朗克公式以及玻色统计理论处理光子气体问题。
（4）重点掌握费米统计理论处理金属中自由电子气体问题。
8．系综理论
（1）理解相空间相关内容和刘维尔定理。
（2）掌握微正则分布及其热力学公式。
（3）重点掌握正则分布及其热力学公式。
（4）重点掌握巨正则分布及其热力学公式。
二、考试内容
1．热力学的基本规律
（1）热平衡定律和热力学第一、第二定律的内涵、表述及应用。
（2）体胀系数、压强系数、等温压缩系数以及物态方程的求解与推导。
（3）热机、制冷机效率的计算及应用。
（4）熵增原理及其应用，热源、物体和理想气体的熵变计算。
2．均匀物质的热力学性质
（1）内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分。
（2）麦氏关系推导及其应用、雅克比行列式的性质及应用。
（3）热力学关系的推导与证明。
3．单元系的相变
（1）热动平衡判据的推导及应用。
（2）开系的热力学基本方程、开系热力学关系式的推导与证明。
（3）相平衡曲线、复相平衡条件、克拉柏龙方程及应用。
4．多元系的复相平衡和化学平衡
（1）多元系的热力学函数和基本热力学方程、欧勒定理及应用。
（2）多元系的复相平衡条件和吉布斯相律。
（3）理想气体的化学平衡、平衡常量、质量作用律。
5．近独立粒子的最概然分布
（1）等概论原理及其应用。
（2）玻耳兹曼系统、玻色系统、费米系统的微观状态数和分布形式。
（3）非相对论性、极端相对论条件下系统微观状态数的求解。
6．玻尔兹曼统计
（1）玻尔兹曼统计理论下热力学量的统计表达式及应用。
（2）能量均分定理及应用。
（3）玻尔兹曼统计理论处理理想气体问题。
（4）理想气体的泄流问题。
7．玻色统计和费米统计
（1）玻色和费米统计理论的热力学量的统计表达式及应用。
（2）玻色-爱因斯坦凝聚的相关内容。
（3）普朗克公式的推导及应用、玻色统计处理光子气体问题。
（4）费米统计理论处理金属中自由电子气体问题。
8．系综理论
（1）微正则系综热力学量的统计表达式、微正则系综理论的简单应用。
（2）正则系综热力学量的统计表达式、正则系综理论处理理想气体问题。
（3）巨正则系综热力学量的统计表达式、巨正则系综理论处理理想气体问题。
三、参考书目
（1）汪志诚编，《热力学·统计物理》，高等教育出版社，2013年第5版。
（2）包景东编，《热力学与统计物理简明教程》，高等教育出版社，2011年第1版。
