热力学与统计物理教学大纲

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1、《热力学与统计物理》教学大纲课程名称：《热力学与统计物理》英文名称：Thermodynamicsandstatisticphysics课程性质：学科教育必修课课程编号：E121015所属院部：光电工程学院周学时：3学时总学时：45学时学分：3学分教学对象(本课程适合的专业和年级)：物理学专业(本科)2012级学生预备知识：高等数学、概率统计、普物课程在教学计划中的地位作用：《热力学·统计物理》课是物理专业学生的专业基础课，与理论力学、量子力学、电动力学共同构成物理专业重要的四门必修课，通常称为物理专业的四大力学课。热力学和统计物理的任务是研究热运动的规律，研究与热运动有关的物性及宏观物质系

2、统的演化。本课程的作用是使学生掌握热力学与统计物理的基本原理和处理具体问题的一些重要方法，并初步具有用这些方法解决较简单问题的能力。教学方法：以板书手段为主要形式的课堂教学。在课堂教学中，教师应精心组织教学内容，注重发挥学生在教学活动中的主体作用和教师的主导作用，注重采用多种教学形式提高课程教学质量。注意在学习中调动学生积极性和创造性，注重各种教学方法的灵活应用。教学目标与要求：要求学生初步掌握与热现象有关的物质宏观物理性质的唯象理论和统计理论，并对二者的特点与联系有一个较全面的认识同时注重对学生逻辑思维能力的培养，强调学生物理素养的生成和提高。课程教材：汪志诚主编.热力学统计物理（第四版

3、）.北京：高等教育出版社，2010年参考书目：[1]苏汝铿主编.统计物理学.上海：复旦大学出版社，2004年[2]王竹溪主编.热力学简程.北京：高等教育出版社，1964[3]王竹溪主编.统计物理学导论.北京：高等教育出版社，1956考核形式：考核方式为考试。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩不超过30％，期末成绩不少于70%。编写日期：2012年5月制定课程内容及学时分配（含教学重点、难点）：本课程内容主要包括：热力学的基本规律麦克斯韦关系及其应用，气体的节流膨胀与绝热膨胀，基本热力学函数，特性函数，平衡辐射热力学，磁介质热力学等。热动平衡判据，开放系的热力学基本方程，多元系的复

4、相平衡和化学平衡,吉布斯相律热力学第三定律,粒子和系统运动状态的经典描述与量子描述，等几率原理，分布与微观状态，三种统计分布热力学量的统计表式，热力学量的统计表式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能,弱简并玻色气体和费米气体，光子气体，*玻色-爱因斯坦凝聚，金属自由电子气,,相空间，刘维尔定理，微正则分布及其热力学公式，正则分布及其热力学公式等。通过讲课、练习和实验，使学生达到各章中所提的基本要求，最终使学生掌握热力学与统计物理的基本理论和思想。教学时数具体分配：教学内容讲授实验/实践合计第一章热力学的基本规律44第二章均匀物质的热力学性质66第三章单元系

5、的相变66第四章多元系的复相平衡和化学平衡33第六章近独立粒子的最概然分布66第七章波耳兹曼统计88第八章玻色统计和费米统计88第九章系综理论22复习22总计4545讲授大纲与各章的基本要求：第一章热力学的基本规律本章介绍热力学系统基本规律，属复习章节教学内容：1.掌握平衡态概念及其描述方法2.根据热平衡定律建立温度的严格概念，并掌握定量量度法3.简单了解理想气体温标4.物态方程的表达式，并会学应用；5.热力学第一定律、第二定律的内容和数学表达式及其对应的热力学函数的意义及其应用6.热力学基本规律的统一方程—热力学基本方程的意义及应用7.热力学中的过程量—功、热量与状态量（热力学函数—内能

6、、焓、熵、自由能和吉布斯函数的区别与联系，并掌握其数学表达式教学重点和难点：1.物态方程的三个系数的定义式，应用它们求解物态方程的方法2.热力学第一定律、第二定律的内容和数学表达式及其对应的热力学函数的意义及其应用3.热力学中的过程量—功、热量与状态量（热力学函数—内能、焓、熵、自由能和吉布斯函数的区别与联系，其数学表达式4.二元函数、偏导数循环关系、倒数关系及全微分性质在热力学中应用考核要求：1.理解平衡态概念及其描述方法2.了解理想气体温标3.掌握物态方程的表达式，并会学应用4.掌握热力学第一定律、第二定律的内容和数学表达式及其对应的热力学函数的意义及其应用5.理解热力学基本方程的意义

7、及应用6.了解热力学中的过程量—功、热量与状态量（热力学函数—内能、焓、熵、自由能和吉布斯函数）数学表达式学时数：4学时第二章均匀物质的热力学特性本章掌握对均匀物质系统热力学特性的求解教学内容：1.热力学函数（U、H、F、G等）的定义式、全微分表达式、偏导数公式及对应麦氏关系，学会应用表格的方法总结归纳2.几个重要的辅助公式，如等容热、等匋热容的熵表达式，能态方程、焓态方程以及它们之间的关系3.用实验方法确定基本热力学函