张三慧大学物理学笔记和课后习题

张三慧《大学物理学：热学、光学、量子物理》（第3版）（B版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

资料获取：精勤学习 。

本书是张三慧编写的《大学物理学：热学、光学、量子物理》（第3版）（B版）的学习辅导书，主要包括以下内容：

（1）梳理知识脉络，浓缩学科精华。本书每章的复习笔记均对该章的重难点进行了整理，并参考了国内名校名师讲授该教材的课堂笔记。因此，本书的内容几乎浓缩了该教材的知识精华。

（2）详解课后习题，巩固重点难点。本书参考大量相关辅导资料，对张三慧编写的《大学物理学：热学、光学、量子物理》（第3版）（B版）的课后思考题进行了详细的分析和解答，并对相关重要知识点进行了延伸和归纳。

（3）精选考研真题，培养解题思路。本书精选详析了部分名校近年来的相关考研真题，这些高校均以该教材作为考研参考书目。所选考研真题基本涵盖了每章的考点和难点，考生可以据此了解考研真题的命题风格和难易程度，并检验自己的复习效果。

本书提供电子书及打印版，方便对照复习。

第3篇　热　学

第17章　温度和气体动理论

17.1　复习笔记

一、平衡态

1．热力学系统

在热学中，我们把作为研究对象的一个物体或一组物体称为热力学系统，简称为系统。系统以外的物体称为外界。

2．平衡态

（1）定义

平衡态是指一个系统的各种性质不随时间改变的状态。

（2）研究范围

热学中研究的平衡态包括力学平衡，但也要求其他所有的性质，包括冷热的性质，保持不变。

3．平衡态系统的描述

（1）宏观描述

①定义

对处于平衡态的系统，其状态可用少数几个可以直接测量的物理量来描述。这样的描述称为宏观描述。

②宏观状态参量

系统的宏观状态参量是指宏观描述所用的物理量。

（2）微观描述

①定义

由于热力学系统都是由分子构成，可以通过对分子运动状态的说明来描述系统的宏观状态。这样的描述称为微观描述。

②微观描述的方法

对系统的微观描述都采用统计的方法。在平衡态下，系统的宏观参量就是说明单个分子运动的微观参量（如质量等）的统计平均值。

注：平衡态只是一种宏观上的寂静状态，在微观上系统并不是静止不变的。在平衡态下，组成系统的大量分子还在不停地无规则地运动着，这些微观运动的总效果也随时间不停地急速地变化着，只不过其总的平均效果不随时间变化罢了。因此平衡态从微观的角度应该理解为动态平衡。

二、温度

1．温度定义

（1）定性定义

温度的定性定义：共处于平衡态的物体，它们的温度相等。

（2）完全定义

①热力学第零定律

如果物体A和物体B能分别与物体C的同一状态处于平衡态，那么当把这时的A和B放到一起时，二者也必定处于平衡态。

②温度计

根据热力学第零定律，要确定两个物体是否处于平衡态，只要利用一个桥梁连接两物体即可，这个桥梁就是温度计。

2．温度的数值

(1)摄氏温标的建立

选定一种物质作为测温物质（如水银），以其随温度有明显变化的性质作为温度的标志。再选定一个或两个特定的“标准状态”作为温度“定点”并赋予数值就可以建立一种温标来测量其他温度。

(2)摄氏温度

摄氏温度是指用水银作为这种特殊物质给出的温度。

(3)热平衡

两个相互接触的物体，当它们的温度相等时，它们就达到了一种平衡态，即热平衡状态。

三、理想气体温标

1．玻意耳定律

（1）内容

玻意耳定律：一定质量的气体，在一定温度下，其压强p和体积V的乘积是个常量，即

pV＝常量（温度不变）

（2）性质

①对不同的温度，这一常量的数值不同。

②各种气体都近似地遵守这一定律，而且压强越小，与此定律符合得也越好。

2．理想气体

理想气体就是在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体。它是各种实际气体在压强趋于零时的极限情况，是一种理想模型.

3．理想气体温标

（1）理想气体温标

这一温标指示的温度值与该温度下一定质量的理想气体的pV乘积成正比，以T表示理想气体温标指示的温度值，则应有

这一定义只能给出两个温度数值的比。

（2）水的三相点温度

水的三相点，即水、冰和水汽共存而达到平衡态时的温度（这时水汽的压强是4.58mmHg，约609Pa）。这个温度称为水的三相点温度，以T3表示此温度，它的数值规定为

T3＝273.16K

式中K是理想气体温标的温度单位的符号，该单位的名称为开[尔 ]。

（3）求解温度的数值

以P3，V3表示一定质量的理想气体在水的三相点温度下的压强和体积，以p，V表示该气体在任意温度T时的压强和体积，则T的数值可由下式决定：

或

（4）定体气体温度计

①定义

定体（或定压）气体温度计是指在实际测定温度时，总是保持一定质量的气体的体积（或压强）不变而测它的压强（或体积）的温度计。

②使用条件

由于理想气体温标利用了气体的性质，因此气体温度计所能测量的最低温度约为0.5K（这时用低压3He气体）。

4．热力学温标

（1）定义