热力学与统计物理学3

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1、热力学与统计物理学课程总学时：64学分：3.5开课对象：物理学（师范）本科课程类别：专业基础必修课程一、说明（一）课程性质本课程是物理学本科专业的一门专业基础课程，是物理学主要骨干课程理论物理的四大分支之一。热力学与统计物理学是物理学、应用物理、材料科学等有关专业必修的基础理论课程。主要研究热运动的规律，与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。在热学课程的基础上，建立起研究热现象的宏观理论——热力学和微观理论——统计物理学。课程将系统的学习热力学和统计物理学的基本理论，并应用于经典的实例。将为学生初步研究能力的培养打下基础。（二）课程目的热力学与统计物理是师

2、范院校物理学专业理论物理课程的一部分，是主要的专业基础课之一。通过本课程的教学，应达到以下的目的：1、通过本课程的学习，使学生对热现象理论的认识进一步深化。特别是建立在微观理论上的统计物理学，将帮助学生了解大量粒子所构成的系统的统计规律性，并掌握分析热力学系统的有效方法。通过习题的练习提高学生的综合能力，为今后从事与热现象有关的研究和技术工作打下坚实的基础。2、通过热力学基本定律的进一步理解，使学生深刻认识热力学的基本概念，能用系统的理论方法解决热现象的宏观基本问题。3、通过统计物理学知识的系统学习，领会微观理论的基本理念。能用统计物理学的方法对热现象进行微

3、观解释。4、通过课程内容和研究方法的讲述有意识地培养学生的辩证唯物主义世界观，为学生进一步学习后续课程（固体物理学）和进行科学研究打下良好的基础。（三）教学内容与基本要求课程主要研究由大量粒子构成的物质系统在热平衡条件下的热运动规律及热运动对物质宏观性质的影响，热力学是热运动的宏观理论，统计物理学是热运动的微观理论。重点学习热现象研究的宏观理论和微观理论的基础部分。第一、第二章，主要阐述热力学基本概念和基本理论体系；第三和第四章应用热力学理论建立开系的热力学基本方程，分析相变所遵循的普遍规律，讲解热力学第三定律；第五章研究非平衡系统的热力学；第六章讲解近独立

4、粒子的最概然分布；第七、八章讲统计物理学的概率法，系统讲述三种分布对应的统计规律及其应用实例；第九章讲述统计物理学的系综法及其简单应用；第十章讲述涨落理论的基本规律；第十一章介绍非平衡态统计理论的基本知识。本课程主要学习解决热现象问题的宏观理论和微观理论两种方法，要求学生能够运用热力学函数分析各种热现象、运用统计理论分析平衡态物质系统的内在规律性，寻找到宏观量与微观量之间定量解析关系。对非平衡态系统能够做出规律性的判断，争取能够定量解析。进一步深化对热力学第零定律与温度、热力学第一定律、热力学第二定律的理解，重点掌握热力学基本概念和基本理论体系。理解热动平衡

5、判据和开系的热力学基本方程，能进行简单的相变问题分析。了解多元系的复相平衡条件和化学平衡条件，理解热力学第三定律。了解不可逆过程热力学。掌握统计物理学的概率法和三种分布对应的统计规律及其应用实例，理解统计物理学的系综法及其简单应用。了解涨落理论和非平衡态统计理论初步。（四）教学时数分配导言…………………………………………………………........1学时第一章热力学的基本规律…………………………………………11学时第二章均匀物质的热力学性质……………………………………10学时第三章单元系的相变………………………………………………4学时第四章多元系的复相平衡和

6、化学平衡……………………………2学时第五章不可逆过程热力学简介……………………………………1学时第六章近独立粒子的最概然分布…………………………………7学时第七章玻尔兹曼统计………………………………………………10学时第八章玻色统计和费米统计………………………………………8学时第九章系综理论……………………………………………………8学时第十章涨落理论……………………………………………………1学时第十一章非平衡态统计理论初步…………………………………1学时（五）教学方式1、本课程的方法采用以教师讲授为主，结合学生课堂讨论进行教学。2、为在有限的课时中完成基础理

7、论教学，对非重点内容采用介绍思路的方式进行教学，以保持体系的连续性。二、正文导言教学要点与要求明确热力学与统计物理学的任务，理解宏观理论的热力学方法和微观理论的统计物理方法，明确宏观理论和微观理论的共同之处与不同之处。第一章热力学的基本规律教学要点与要求重点讲授温度概念的实质和热力学温标的建立；深刻理解热力学第一定律的物理意义并广泛的应用于实际；讲清热力学第二定律的深刻内涵并用熵函数解决实际问题。温度概念及温标的建立和热力学第二定律的理解及其熵函数的建立是本章的学习难点。1、热力学系统的平衡状态及其描述。2、热平衡定律和温度。3、物态方程。4、功。5、热力学

8、第一定律。6、热容量和焓。7、理想气体的内能。8、理