《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》理論課程教學(xué)大綱

1、 熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理教學(xué)大綱課程性質(zhì)專(zhuān)業(yè)必修課（考試）課程編號(hào)xx405213課程名稱熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理適用專(zhuān)業(yè)物理學(xué)先修課程熱學(xué)、高等數(shù)學(xué)總學(xué)時(shí) 56 其中理論 56 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0 學(xué)時(shí)學(xué)分?jǐn)?shù)3.5一、課程簡(jiǎn)介熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理是為物理學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要基礎(chǔ)理論課，是物理學(xué)專(zhuān)業(yè)主要骨干課程即理論物理學(xué)的四大分支之一，在教學(xué)計(jì)劃中列為專(zhuān)業(yè)主干必修課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)熱現(xiàn)象的宏觀規(guī)律認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化。然后從統(tǒng)計(jì)的角度研究組成宏觀物體的大量微粒的力學(xué)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，對(duì)這些宏觀規(guī)律做出微觀上的理論解釋?zhuān)忉尯暧^熱現(xiàn)象規(guī)律為什么是這樣的。幫助學(xué)生了解大量粒子所構(gòu)成系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，鍛煉學(xué)生認(rèn)識(shí)探

2、索問(wèn)題的理論自覺(jué)性，并掌握分析這類(lèi)系統(tǒng)的有效方法。為今后從事有關(guān)熱現(xiàn)象的科學(xué)研究和技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1、全面了解熱力學(xué)體系；了解統(tǒng)計(jì)力學(xué)研究對(duì)象、分類(lèi)以及與經(jīng)典物理學(xué)的關(guān)系。 2、了解：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究方法、漲落理論的基本概念、規(guī)律及其應(yīng)用、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律及其應(yīng)用、系綜統(tǒng)計(jì)法的基本概念、規(guī)律及其應(yīng)用、溫差電現(xiàn)象的熱力學(xué)分析。3、理解：熱力學(xué)的基本概念和基本定律、熱力學(xué)基本方程的應(yīng)用、相平衡和化學(xué)平衡所涉及的基本概念、基本規(guī)律及其應(yīng)用、非平衡態(tài)熱力學(xué)的基礎(chǔ)概念和基本規(guī)律、統(tǒng)計(jì)平均值的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念及相應(yīng)運(yùn)算、最概然分布的基

3、本概念、規(guī)律及其應(yīng)用。4、掌握：熵概念和熵增加原理的應(yīng)用、熱力學(xué)偏導(dǎo)數(shù)的推導(dǎo)和平衡穩(wěn)定性條件、三種粒子系統(tǒng)各自一個(gè)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)的求解、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的關(guān)系、三種最概然分布的理解及其應(yīng)用、統(tǒng)計(jì)系綜的概念熱力學(xué)量漲落的計(jì)算、玻耳茲曼積分微分方程的導(dǎo)出。能力目標(biāo)1使學(xué)生能夠?qū)崃W(xué)有一個(gè)整個(gè)認(rèn)知，對(duì)熱力學(xué)中重要的思維方法有較深刻的體會(huì)，增加物理學(xué)的“美育”感。2使學(xué)生能夠正確理解熱力學(xué)四大定律等基本概念，基本規(guī)律，熟練掌握與運(yùn)用熱力學(xué)函數(shù)完成一般推導(dǎo)、解決一般的習(xí)題和實(shí)際應(yīng)用，能應(yīng)用微積分解決熱力學(xué)中的一般問(wèn)題，能用辯證唯物主義觀點(diǎn)分析與體會(huì)物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。3能理解熱力學(xué)是一門(mén)古老而有

4、生命的學(xué)科，有一定的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。能認(rèn)識(shí)到經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)的局限性，體會(huì)經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)的現(xiàn)代價(jià)值。三、課程教學(xué)基本要求教學(xué)重點(diǎn)：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究方法、熱力學(xué)的基本概念和基本定律、熱力學(xué)基本方程的應(yīng)用、相平衡和化學(xué)平衡所涉及的基本概念、基本規(guī)律及其應(yīng)用、非平衡態(tài)熱力學(xué)的基礎(chǔ)概念和基本規(guī)律、統(tǒng)計(jì)平均值的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念及相應(yīng)運(yùn)算、最概然分布的基本概念、規(guī)律及其應(yīng)用、系綜統(tǒng)計(jì)法的基本概念、規(guī)律及其應(yīng)用、漲落理論的基本概念、規(guī)律及其應(yīng)用、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念、基本規(guī)律及其應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究方法、熵概念和熵增加原理的應(yīng)用、熱力學(xué)偏導(dǎo)數(shù)的推導(dǎo)

5、和平衡穩(wěn)定性條件、溫差電現(xiàn)象的熱力學(xué)分析、三種粒子系統(tǒng)各自一個(gè)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)的求解、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的關(guān)系、三種最概然分布的理解及其應(yīng)用、統(tǒng)計(jì)系綜的概念熱力學(xué)量漲落的計(jì)算、玻耳茲曼積分微分方程的導(dǎo)出。四、課程教學(xué)模塊（或教學(xué)內(nèi)容）與學(xué)時(shí)分配序號(hào)/教學(xué)模塊節(jié)知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)1、熱力學(xué)基本規(guī)律1.1、1.2、1.3了解：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)區(qū)別理解：平衡狀態(tài)掌握：第零定律21.4、1.5、1.6了解：功理解：熱力學(xué)第一定律掌握：理想氣體的內(nèi)能、焓21.7、1.8、1.9了解：Carnot循環(huán)理解：熱力學(xué)第三定律掌握：理想氣體的絕熱過(guò)程21.10、1.11了解：第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成理解：熱力學(xué)第二定律掌握

6、：Carnot定律21.12、1.13、1.14、1.15了解：熱力學(xué)溫標(biāo)理解：熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表述掌握：Clausius等式和不等式21.16、1.17、1.18了解：數(shù)學(xué)表述理解：熱力學(xué)第二定律應(yīng)用掌握：自由能、Gibbs函數(shù)2小測(cè)試22、均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)2.1、2.2了解： T、P用U表示，U的全微分理解：T、V用H表示，H的全微分掌握：Maxwell關(guān)系22.3、2.4了解：節(jié)流過(guò)程和絕熱膨脹過(guò)程理解：基本熱力學(xué)函數(shù)的確定掌握：Joule-Thomson系數(shù)的確定22.5、2.6了解：特性函數(shù)理解：熱輻射理論掌握：Kirchhoff定律2小測(cè)試23、單元系的相變3.1、3.2、

7、3.3了解：熵判據(jù)理解：開(kāi)系熱力學(xué)基本方程掌握：復(fù)相平衡條件23.4、3.5了解：P-T、P-V相圖理解：?jiǎn)卧獜?fù)相系的平衡性質(zhì)掌握：Clapeyron方程23.7、3.8、3.9了解：相變分類(lèi)理解：臨界現(xiàn)象掌握：連續(xù)相變理論2小測(cè)試24、多元系的相平衡、化學(xué)平衡4.1、4.2、4.3了解：多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程理解：復(fù)相平衡掌握：Gibbs律24.5、4.6了解：?jiǎn)蜗嗷瘜W(xué)反應(yīng)平衡條件理解：混合理想氣體性質(zhì)掌握：化學(xué)平衡條件24.7、4.8了解：平衡常量和分解度理解：Nernst定律掌握：熱力學(xué)第三定律2小測(cè)試26、近獨(dú)立粒子的最概然分布6.1、6.2了解：粒子的經(jīng)典描述理解：粒子的量子

8、描述掌握：若干模型的經(jīng)典和量子描述26.3、6.4、6.5了解：系統(tǒng)微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述理解：等概率原理掌握：三種分布的關(guān)系26.6、6.7、6.8了解：最概然分布掌握：Maxwell-Boltzman分布2小測(cè)試27、Boltzman統(tǒng)計(jì)7.1、7.2了解：粒子配分函數(shù)理解：熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式掌握：理想氣體的物態(tài)方程27.3、7.4了解：Maxwell速度分布理解：最概然速率掌握：能量均分定律27.5、7.6、7.7了解：電子對(duì)熱容沒(méi)有貢獻(xiàn)理解：理想氣體的統(tǒng)計(jì)熵掌握：理想氣體的內(nèi)能和熱容表達(dá)式2小測(cè)試2總復(fù)習(xí)2合計(jì) =SUM(ABOVE) 56說(shuō)明：1.本表不局限于某一本教材，而應(yīng)以能力培養(yǎng)

9、為目標(biāo)進(jìn)行確定。2.知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容部分中，應(yīng)填寫(xiě)可能包含的所有知識(shí)點(diǎn)，且知識(shí)點(diǎn)要求細(xì)化，而不是只抄某本教材的某一節(jié)的標(biāo)題。3.教學(xué)模塊是指將后面的知識(shí)點(diǎn)組成后的模塊名稱。它不一定是某教材的章的名字。四、教學(xué)方法與策略講授為主，平時(shí)測(cè)試為輔。五、學(xué)生學(xué)習(xí)成效考核方式考核環(huán)節(jié)構(gòu)成（均為100分制）評(píng)分依據(jù)占總成績(jī)的比重出勤病假、公假不扣分，事假扣2分一次，曠課5分一次10%作業(yè)、小測(cè)試作業(yè)認(rèn)真，及時(shí)完成小測(cè)試10%期末考試編制參考答案及標(biāo)準(zhǔn)80%六、選用教材汪志誠(chéng).熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（第5版）.北京：高等教育出版社.2013.5. 七、參考資料1馬本堃、高尚惠、孫煜.熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（第2版）.北京：高等教育出版社. 1995.82馮玉廣、李士.熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)導(dǎo)論.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社.1993.63龔昌德.熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（第1版）.北京：高等教育出版社.1982.4.4蘇汝鏗.統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（第1版）.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.1990.6