《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》教學(xué)大綱

1、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理教學(xué)大綱學(xué) 分： 4 學(xué) 時(shí)： 72 審 核 人： 執(zhí) 筆 人： 面向?qū)I(yè)： 物理學(xué) 一、課程定位教學(xué)對(duì)象：物理專(zhuān)業(yè)本科生課程類(lèi)型：理論物理方向必修課二、教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生初步掌握與熱現(xiàn)象有關(guān)的、物質(zhì)的宏觀物理性質(zhì)的唯象理論與統(tǒng)計(jì)理論，并對(duì)二者的特點(diǎn)與聯(lián)系有一較全面的認(rèn)識(shí)。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題打下必要的基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容及要求大綱基本內(nèi)容(不帶*號(hào)部分)可在規(guī)定的72學(xué)時(shí)內(nèi)完成。各章所注學(xué)時(shí)前一個(gè)數(shù)字為講授課時(shí)數(shù)后者為習(xí)題課、討論課等學(xué)時(shí)數(shù)。各節(jié)所附數(shù)字為講授時(shí)數(shù)。第一章 熱力學(xué)的基本規(guī)律 (10+0)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

2、物態(tài)方程4功l5熱力學(xué)第一定律6熱容量和焓7理想氣體的內(nèi)能8理想氣體的絕熱過(guò)程9理想氣體的卡諾循環(huán)10熱力學(xué)第二定律l11卡諾定理12熱力學(xué)溫標(biāo)(*)13克勞修斯等式和不等式l14熵的熱力學(xué)基本方程115理想氣體的熵116熱力學(xué)第二定律的普遍表述117熵增加原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用118自由能和吉布斯函數(shù)1 說(shuō)明：在克勞修斯等式和不等式之前的內(nèi)容與熱學(xué)課重復(fù)較多，除基本概念外可做復(fù)習(xí)性簡(jiǎn)述，可避免重復(fù)。同時(shí)又能保證熱力學(xué)基本概念與規(guī)律的嚴(yán)格性與系統(tǒng)性重點(diǎn)應(yīng)放在熵的性質(zhì)，熵增加原理的應(yīng)用上。第二章 均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì) (6+2)1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(jiǎn)單應(yīng)用3氣體的節(jié)流過(guò)程和絕

3、熱彭脹過(guò)程14基本熱力學(xué)函數(shù)的確定15特性函數(shù)l6平衡輻射的熱力學(xué)17磁介質(zhì)的熱力學(xué)1 說(shuō)明：本章是熱力學(xué)部分的重點(diǎn)，要求在講清輔助函數(shù)的性質(zhì)及麥?zhǔn)详P(guān)系的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)各類(lèi)體系的應(yīng)用體現(xiàn)熱力學(xué)函數(shù)的應(yīng)用方法和熱力學(xué)函數(shù)應(yīng)用的普遍性；本章習(xí)題較多，安排2學(xué)時(shí)的習(xí)題課。第三章 單元系的相變 (8+0)1熱動(dòng)平衡判據(jù)12開(kāi)系的基本熱力學(xué)方程13單元系的復(fù)相平衡條件14單元復(fù)相系的平衡性質(zhì)15臨界點(diǎn)和氣液兩相的轉(zhuǎn)變 16液滴的形成27相變的分類(lèi)18臨界現(xiàn)象和I臨界指數(shù) (*)9朗道連續(xù)相變理論 (*)第四章 多元系的復(fù)相平衡和化學(xué)平衡 (4+0)1多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程 l2多元系的復(fù)相平衡條件

4、13吉布斯相律14熱力學(xué)第三定律1第五章 不可逆熱力學(xué)簡(jiǎn)介 (*)第六章 近獨(dú)立粒子的最概然分布 (10+0)1系統(tǒng)微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述12等概率原理3分布和微觀狀態(tài)24玻爾茲曼分布25粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的經(jīng)典描述6粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子描述7玻色分布和費(fèi)米分布l8三種分布的關(guān)系1第七章 玻耳茲曼統(tǒng)計(jì) (14+2)1熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式22理想氣體的物態(tài)方程23麥克斯韋速度分布律24能量均分定理25理想氣體的內(nèi)能和熱容量 (*)6理想氣體的熵27固體熱容量的愛(ài)因斯坦理論28順磁性固體 (*)9負(fù)溫度狀態(tài)2說(shuō)明：這一部分是經(jīng)典統(tǒng)計(jì)的重點(diǎn)，內(nèi)容較多，安排2學(xué)時(shí)的習(xí)題課。第八章 玻色統(tǒng)計(jì)和費(fèi)米統(tǒng)計(jì) (8+0)1

5、熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式12弱簡(jiǎn)并玻色氣體和費(fèi)米氣體 (*)3光子氣體24玻色一愛(ài)因斯坦凝聚25金屬中的自由電子氣體26簡(jiǎn)并理想費(fèi)米氣體簡(jiǎn)例 l7二維電子氣體與量子霍爾效應(yīng) (*) 說(shuō)明：這部分是量子統(tǒng)計(jì)的重點(diǎn)，在實(shí)際中應(yīng)用廣泛而重要，對(duì)深化人們對(duì)量子世界的認(rèn)識(shí)非常有意義，可對(duì)學(xué)生提高要求。第九章 系綜理論 (8+0)1相空間 劉維爾定理12微正則分布l3微正則分布的熱力學(xué)公式 14正則分布l5正則分布的熱力學(xué)公式16實(shí)際氣體的物態(tài)方程17巨正則分布18巨正則分布的熱力學(xué)公式19巨正則分布的簡(jiǎn)單應(yīng)用 (*) 說(shuō)明：微正則系綜可以作為基本假設(shè)而省去劉維爾定理，巨正則分布的分布函數(shù)及熱力學(xué)公式也可以不做推導(dǎo)只給出結(jié)果，闡明意義。第十章 漲落理論 (*)第十一章 非平衡態(tài)的統(tǒng)計(jì)理論 (*)四、考核方式、方法閉卷考試，平時(shí)成績(jī)30%，卷面成績(jī)70%。五、主要參考書(shū)(1)龔昌德熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)高等教育出版社，