《热力学与统计物理学》课程教学大纲.pdf

热力学与统计物理学

Thermodynamicsandstatisticalphysics

【课程编号】xz26390【课程类别】专业限选课

【学分数】3

【学时数】66=62+6【先修课程】高数、热学

【适用专业】物理学

一、教学目的、任务

热力学与统计物理学是高等院校物理专业一门基础的专业理论课，是研究热

运动的规律、与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化的科学。学习本课程的

主要目的是:①了解热力学的基本概念,掌握热力学的三个基本定律,并能熟练应

用②了解统计物理的基本概念,掌握和区分三种基本掌握和区分三种基本统计统计的核心内容。③通过该

课程的学习初步建立分析微观世界的思路和方法,培养学生分析问题,解决问题,

进行创造性思维的能力,为本专业后续课程打下良好基础。

二、课程教学的基本要求

热力学和统计物理都是研究有关热现象的理论.热力学是宏观理论,统计物理

是微观理论,两种方法相辅相成,相互融会贯通,取长补短,应使学生掌握这两种研

究方法,并受到足够的训练.二者不同之处在于采用了不同的出发点,因而也就决

定了采用不同的处理问题的方法.该课程是物理专业重要的理论基础课程.通过该

课程的学习是学生初步建立分析微观世界的思路和方法,并培养学生分析问题,解

决问题,进行创造性思维的能力。

三、教学内容和学时分配8+8+8+8+8+8+8+6+4=66

第一章热力学的基本规律8学时（课堂讲授8学时）

主要内容：

1热力学系统的平衡状态及其描述(热力学系统，外界，孤立系，闭系，开

系，热力学平衡态，状态参量，状态函数，简单系统，相与相变)

2热平衡定律和温度(温度，热平衡，热平衡定律，温标，温度计，理想气体

温标)

3物态方程((物态方程，体胀系数，压强系数，等温压缩系数，理想气体物

态方程，范氏方程，居里定律，广延量和强度量)

4功(准静态过程，表面薄膜，电介质，磁介质)

5热力学第一定律(绝热过程，内能，热量)

6热容量和焓(热容量，比热，焓)

7理想气体的内能(焦耳系数，焦耳定律，绝热指数)

8理想气体的绝热过程(绝热过程，绝热方程)

9理想气体的卡诺循环(卡诺循环，热功转换效率)

10热力学第二定律(热力学第二定律的克氏说法和开氏说法，第二类永动机，

可逆过程)

11卡诺定理(卡诺定理的导出与意义)

12热力学温标(热力学温标定义与实现)

13克劳修斯等式和不等式(克劳修斯等式和不等式导出与意义)

14熵和热力学基本方程(熵，热力学基本方程)

15理想气体的熵(理想气体的熵和熵变)

16热力学第二定律的数学表述(热力学第二定律的普遍表述，熵增加原理)

17熵增加原理的简单应用(熵增加原理的应用)

18自由能和吉布斯函数(自由能，最大功定理，吉布斯函数)

教学要求：

1、熟练掌握热力学的有关基本概念

2、熟练掌握温度、物态方程的定义及应用

3、牢固掌握热力学第一、二定律及其应用

4、确切理解和掌握卡诺定理及热力学温标

5、确切理解和掌握熵的定义、熵的性质和熵增加原理，熟练掌握熵的计算

第二章均匀物质的热力学性质8学时（课堂讲授8学时）

1内能,焓,自由能和吉布斯函数的全微分(全微分条件，内能的全微分，焓的

全微分，自由能和吉布斯函数的全微分)

2麦氏关系的应用(麦氏关系，焦耳系数的计算，焦汤系数的计算，定压热容

量与定容热容量的关系)

3气体的节流膨胀与绝热膨胀(节流过程，焦汤效应，反转曲线，绝热膨胀过

程)

4基本热力学函数的确定(内能的确定，熵的确定，其他热力学函数的确定)

5特性函数(特征函数的概念，典型特征函数，表面系统)

6热辐射的热力学理论(平衡辐射，平衡辐射的热力学函数，斯特藩-玻尔兹

曼定律)

7磁介质的热力学

*8获得低温的方法

教学要求：

1、牢固掌握四个热力学基本方程

2、牢固掌握四个麦