热力学统计物理教学大纲

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1、《热力学·统计物理》课程教学大纲课程名称：热力学·统计物理课程编码：52110356学时：72学分：4开课学期：第四学期课程类别：学科平台课程课程性质：必修课适用专业：应用物理学先修课程：力学、热学、原子物理，高等数学一、课程的性质、目的与任务热力学与统计物理是研究物质热现象和热运动规律理论的物理课程。它是微观理论研究和宏观应用之间的一座桥梁，前者采用宏观的研究方法，后者采用微观的研究方法。两种方法相辅相成，取长补短。本门课程的学习内容主要有：热力学的基本规律；均匀物质的热力学性质；单元系的相变；多元系的复相平衡和化学平衡；；近独立粒子的最概

2、然分布；玻耳兹曼统计；玻色统计和费米统计；系综理论；。通过本门课程的学习，使学生能够掌握这两种研究方法，为今后的进一步学习与研究打下必要的基础。二、教学内容及基本要求第一章热力学的基本规律教学目的和要求：了解热力学系统的平衡态及其描述、热平衡定律和温度、理想气体的内能和绝热过程、理想气体的卡诺循环、自由能和吉布斯函数理解物态方程、功、热力学第二定律、热容量和焓、热力学温标掌握热力学第一定律、卡诺定律、克劳修斯等式和不等式、熵和热力学基本方程、理想气体的熵、热力学第二定律的普遍表述、熵增加原理的的简单应用教学重点和难点：热力学第一定律和物态方程

3、，克劳修斯等式与不等式，热力学基本方程。教学方法与手段：传统教学与学生自学相结合第一节热力学系统的平衡状态及其描述第二节热平衡定律和温度第三节物态方程第四节功第五节热力学第一定律第六节热容量和焓9第七节理想气体的内能第八节理想气体的绝热过程第九节理想气体的卡诺循环第十节热力学第二定律第十一节卡诺定理第十二节热力学温标第十三节克劳修斯等式与不等式第十四节熵和热力学基本方程第十五节理想气体的熵第十六节热力学第二定律的表述第十七节熵增加原理的简单应用第十八节自由能和吉布斯函数复习与作业要求：完成课后相关习题。考核知识点：熵增加原理的应用，理想气体的

4、熵。辅助教学活动：课前课后答疑及讲解相关习题。第二章均匀物质的热力学性质教学目的和要求：了解磁介质的热力学、低温的获得、气体的绝热膨胀过程，掌握内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分、麦氏关系的简单运用、气体的节流过程、基本热力学函数的确定、特性函数、平衡辐射的热力学教学重点和难点：迈克斯韦关系式的应用，特性函数，基本热力学函数的表达式。教学方法与手段：多媒体课件授课与学生自学相结合第一节内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分第二节麦氏关系的简单应用第三节气体的节流过程和绝热膨胀过程第四节基本热力学函数的确定第五节特性函数第六节热辐射的热力学函数

5、第七节磁介质的热力学第八节获得低温的方法复习与作业要求：完成课后相关习题。考核知识点：麦克斯韦关系式的应用、特性函数、平衡辐射热力学。辅助教学活动：课前课后答疑及相关习题讲解。第三章单元系的相变9教学目的和要求：掌握热动平衡的判据、开系的热力学基本方程、单元系的复相平衡条件、克拉珀龙方程，了解单元复相系的性质、临界点和气液两相的转变、液滴的形成。教学重点和难点：热动平衡判据，开系的热力学基本方程、复相平衡条件，克拉珀龙方程，液滴的形成。教学方法与手段：多媒体课件授课与学生自学相结合第一节热动平衡判据第二节开系的热力学基本方程第三节单元系的复相

6、平衡条件第四节单元复相系的平衡性质第五节临界点和气液两相的转变第六节液滴的形成复习与作业要求：完成课后相关习题。考核知识点：克拉珀龙方程、热力学基本方程、复相平衡条件。辅助教学活动：课前课后答疑及相关习题讲解。第四章多元系的复相平衡和化学平衡教学目的和要求：了解多元系的复相平衡条件，掌握吉布斯相律，理解热力学第三定律的实质，了解混合理想气体的性质。教学重点和难点：吉布斯相律，混合理想气体的性质，热力学第三定律。教学方法与手段：多媒体课件授课与学生自学相结合第一节多元系的热力学函数和热力学方程第二节多元系的复相平衡条件第三节吉布斯相律第四节二元

7、系相图举例第六节混合理想气体的性质第八节热力学第三定律复习与作业要求：完成课后相关习题。考核知识点：多元系的复相平衡条件、吉布斯相律。辅助教学活动：课前课后答疑及相关习题讲解。第六章近独立粒子的最概然分布教学目的和要求：了解粒子运动状态的经典描述方法，了解系统微观状态的经典描述方法，理解等概率原理，9理解粒子和系统的微观状态的量子描述，掌握三种分布的推导及其关系。教学重点和难点：粒子和系统微观运动状态的量子描述，三种系统的分布对应的系统微观状态数目的计算，三种最概然分布的推导。教学方法与手段：多媒体课件授课与学生自学相结合第一节粒子运动状态的

8、经典描述第二节粒子运动状态的量子描述第三节系统微观运动状态的描述第四节等概率原理第五节分布和微观状态第六节玻尔兹曼分布第七节玻色分布和费米分布第八节三种分布的关系复