热力学与统计物理(IMU) 之三二(10.3-5)
热力学与统计物理教学大纲
《热力学与统计物理》教学大纲（54学时）（理论课程）一课程说明（一）课程概况课程名称：《热力学与统计物理》英文名称：Thermodynamics and Statistical Physics课程编号：3910252118开课学院：理学院适用专业/开课学期：物理学/第六学期学分/周学时：3/3《热力学与统计物理》课是物理学专业专业发展课程的专业方向核心必修课程，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大力学。
该课程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。
该课程在第六学期开设，学习该课程的先修课程是基础物理的各门课程和《理论力学》以及《高等数学》，这门课程又是《量子力学》、《固体物理》等课程的基础。
（二）课程目标本门课程系统讲授平衡态热力学和统计物理的基本理论和基本方法。
根据高等师范院校的特点，着重让学生了解热运动对于物质宏观性质的影响，掌握热运动的基本规律以及运用热力学方法和统计物理的方法研究解决物质热现象问题的基本的思想方法，学会基本的计算方法，获得运用热力学统计物理分析和处理问题的能力，提高学生的科学素养。
使学生运用科学的学习方法，真正达到从学会到会学，掌握该课程的知识体系与研究方法。
培养学生有较强的独立思考能力和创造能力。
对于与本课程相关领域的发展，可作适当介绍，为学生了解相关前沿打开一些窗口。
同时该课程是学生考研考得较多的课程之一，应该在保证基本内容的前提下，适当予以拓宽与加深，以兼顾考研学生的需要。
（三）学时分配二 教学方法和手段以讲授为主，讨论课和多媒体教学为辅的教学法。
《热力学与统计物理学》是一门理论性很强的学科，在整个知识结构体系中包含了许多难度很大的理论课。
在教学过程中由于其理论性强，结构体系庞大，内容本身抽象，因此教学难度很大。
热力学与统计物理学
三、状态函数 – – – – – １.状态参量 状态参量 2.状态函数 状态函数 3.非热学特有参量（四类基本参量） 非热学特有参量（四类基本参量） 非热学特有参量 4.热学特有参量 热学特有参量 5.简单系统 简单系统
四、相 一个物理性质均匀的系统称为一个相。根据相的数量， 一个物理性质均匀的系统称为一个相。根据相的数量， 可以分为单相系和复相系。 可以分为单相系和复相系。 五、非平衡态的描述
§1.9理想气体卡诺循环 理想气体卡诺循环
一.卡诺循环 卡诺循环 1.准静态等温过程 准静态等温过程
W = ∫ pdV = RT ∫
VA VB
dV V = RT ln B VA V VA
VB
由焦耳定律： 由焦耳定律：
Q = W = RT ln
VB VA
2.准静态绝热过程 准静态绝热过程 3.卡诺循环 卡诺循环
T →0 T T 2.定压热容量： 定压热容量： 定压热容量 Q dQ C P = lim ( )P = P →0 T dT T →0
CV = lim (
)V = lim (
)V = (
T
)V
3.焓： 焓 由热力学第一定律定压过程中， 由热力学第一定律定压过程中， Q = U + W = U + ( PV ) = U + PV 令 H = U + PV ∴ Q = H = U + ( PV ) = U + PV H 有： CP = ( )P T
Q1 Q2
Q1
Q1 + Q2
W
Q2
W = Q1
Q2
二.可逆过程与不可逆过程 可逆过程与不可逆过程 无摩擦的准静态过程是可逆过程. 无摩擦的准静态过程是可逆过程
热力学和统计物理
热力学和统计物理一、基本概念1. 热力学- 系统与外界- 热力学研究的对象称为系统，系统以外与系统有相互作用的部分称为外界。
例如，研究气缸内气体的性质时，气缸内的气体就是系统，气缸壁、活塞以及周围的环境等就是外界。
- 平衡态- 一个孤立系统经过足够长的时间后，宏观性质不再随时间变化的状态称为平衡态。
例如，将一个盛有热水的容器放在绝热环境中，经过一段时间后，水的温度不再变化，水就达到了平衡态。
平衡态可以用一些宏观参量来描述，如压强p、体积V、温度T等。
- 状态参量- 用来描述系统平衡态的宏观物理量称为状态参量。
- 几何参量：如体积V，它描述了系统的几何大小。
对于理想气体，体积就是气体分子所能到达的空间范围。
- 力学参量：压强p是典型的力学参量，它是垂直作用于容器壁单位面积上的力。
- 热学参量：温度T是热学参量，它反映了物体的冷热程度。
从微观角度看，温度与分子热运动的剧烈程度有关。
2. 统计物理- 微观态与宏观态- 微观态是指系统内每个粒子的微观状态（如每个粒子的位置、动量等）都确定的状态。
而宏观态是指由一些宏观参量（如压强、体积、温度等）确定的状态。
一个宏观态往往包含大量的微观态。
例如，对于一个由N个粒子组成的气体系统，给定气体的压强、体积和温度，这就是一个宏观态，但这些粒子的具体位置和动量有多种可能组合，每一种组合就是一个微观态。
- 等概率原理- 对于处于平衡态的孤立系统，系统各个可能的微观态出现的概率相等。
这是统计物理的一个基本假设。
二、热力学定律1. 热力学第零定律- 如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则这两个系统彼此也必定处于热平衡。
这一定律为温度的测量提供了依据。
例如，我们可以用温度计（第三个系统）去测量不同物体（两个系统）的温度，当温度计与物体达到热平衡时，就可以确定物体的温度，并且如果两个物体与同一温度计达到热平衡，那么这两个物体之间也处于热平衡，它们具有相同的温度。
(完整word版)热力学与统计物理总复习提纲
导言热力学和统计物理学的任务：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统的演化热力学是热运动的宏观理论，通过对热现象的观测、实验和分析，人们总结出热现象的基本规律。
统计物理学是热运动的微观理论，统计物理学从宏观物质系统是由大量微观粒子所构成这一事实出发，认为物质的宏观性质是大量微观粒子的性质的集体表现，宏观物理量是微观物理量的统计平均值。
热力学和统计物理学研究方法是不同的：热力学是热运动的宏观理论。
它以由观察和实验总结出的几个基本定律为基础，经过严密的数学推理，来研究物性之间的关系。
统计物理学是依据微观粒子遵循的力学规律，找出由大量粒子组成的系统在一定的宏观条件下所遵从的统计规律，并用概率统计的方法求出系统的宏观性质及其变化规律。
第一章 热力学的基本规律1、物态方程（理想气体物态方程、范氏方程）理想气体物态方程：nRT V =p （n 表示的是mol 数）范式方程：()nRT nb V V an =-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+22p （n 表示的是mol 数）2、热力学第一定律文字表述、数学表述、实质文字表述：（1）第一类永动机是不可能实现的 （2）能量守恒定律，即自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在传递和转化中能量的数量不变数学表述：ΔQ W U +=在绝热条件下，Q =0：Δ绝热W U =而在绝功条件下，W =0:Δ绝功Q U =实质：能量守恒和转换原理在热力学中的具体体现3、热容量：等容热容量、等压热容量（3种表示，分别用热量、熵、内能焓）等容热容量：V T U C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=v (热量表示) V V T S T C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=(熵) VVT H C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=（内能焓表示） 等压热容量：p p p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=T V T U C P (热量表示) p p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T H C （内能焓表示） pp ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=T S T C (熵) 4、理想气体的内能只是温度的函数（掌握自由膨胀实验特点：迅速，来不及与外界交换热量；向真空膨胀，外压为0的膨胀，所以系统不对外做功）理想气体内能函数的积分表达式为：⎰+=0v d U T C U 理想气体的焓为：RT U V U H n p +=+=理想气体的焓的积分表达式为：⎰+=0p d H T C H 理想气体的等压热容量与等容热容量之差：R C C n -v p = 等压热容量与等容热容量之比：vp C C =γ 1-n 1-n v γγγRC R C P ==∴， 5、理想气体的绝热过程，过程方程理想气体准静态绝热过程的微分方程：0d p dp 0pd dp =+=+VVV V γγ或理想气体的温度在过程中变化不大，可以把γ看做常数。
《热力学与统计物理》课程教学大纲
《热力学与统计物理》课程教学大纲课程名称：热力学与统计物理课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56学时 3.5学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标热力学与统计物理为高等师范本科物理专业的专业基础课。
热力学与统计物理学研究物质热运动的规律以及热运动对物质宏观性质的影响，是固体、液体、气体、等离子体理论和激光理论的基础之一。
该课程以由观察和实验总结出的几个基本定律为基础，经过严密的数学推理，来研究物性之间的关系；从物质的微观结构出发，依据微观粒子所遵循的力学规律，再用概率统计的方法求出系统的宏观性质及其变化规律；将热力学三个基本定律统一于一个基本的统计原理，并阐明三个定律的统计意义。
课程教学目标1：掌握热现象与热运动的规律及其对物质的宏观性质的影响。
课程教学目标2：掌握热力学与统计物理学处理问题的方法，提高分析问题与解决问题的能力，为以后解决实际问题打下基础。
课程教学目标3：通过对热运动规律的学习，加深对物质热性质的理解，进一步培养辨证唯物主义世界观。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H:表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求本课程分热力学与统计物理学两大部分。
宏观热力学部分：在热力学第一、第二定律基础上，导出基本热力学关系，并将其应用于实际的宏观物质系统。
内容包括：热力学的基本定律、均匀闭系的热力学关系及其应用、相平衡和化学平衡、非平衡态热力学简介。
统计物理学部分：以量子论的观点，从等概率原理出发，导出最概然统计分布和系综统计分布，并分别将其应用于经典系统和量子系统。
内容包括：统计物理学的基本概念、最概然统计法、系综统计法、涨落理论、非平衡态统计物理学简介。
三、先修课程力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、理论力学四、课程教学重、难点重点：热力学第一、第二、第三定律。
中科院-热力学与统计物理学大纲
中科院-热⼒学与统计物理学⼤纲热⼒学与统计物理学基础中国科学院⼒学研究所，2005。
⼤纲：⼀．引⾔⼆．热⼒学概论1．热⼒学系统的平衡态2．热⼒学基本定律与基本热⼒学函数（1）热平衡定律（2）热⼒学第⼀定律（3）热⼒学第⼆定律（4）热⼒学第三定律1．平衡态热⼒学基本微分⽅程（1）基本⽅程与麦克斯韦关系（2）特性函数2．热动平衡判据3．单元系复相平衡（1）开系基本⽅程（2）复相平衡条件（3）平衡稳定性条件4．平衡相变（1）⼀级相变（2）连续相变与临界现象5．⾮平衡态热⼒学（1）近平衡态不可逆过程热⼒学（2）⾮平衡相变三．关于基本概率理论的简单介绍四．经典统计物理学概论1．统计物理学基本原理（1）宏观系统的基本描述（2）统计系综、刘维⽅程与BBGKY系列（3）平衡态系综（4）统计热⼒学（5）围绕平均值的涨落2．近独⽴粒⼦组成系统的平衡态经典统计理论（1）分布函数、配分函数、⼦相空间（2）热⼒学量、能量均分定理（3）玻⽿兹曼关系3．有相互作⽤系统的平衡性质（1）⾮理想⽓体（2）相关函数4．⾮平衡态统计理论（1）⽓体分⼦的碰撞过程（2）玻⽿兹曼积分微分⽅程（3） H 定理（4）⽓体的粘滞系数（5）矩⽅程5．随机过程统计理论（1）布郎运动与朗之万⽅程（2）主⽅程（3）⽣灭过程（4）福克--普郎克⽅程五．量⼦⼒学及量⼦统计物理学初步1．量⼦⼒学初步（1）波粒⼆象性（2）波函数与薛定谔⽅程（3）多粒⼦系统的量⼦描述2．量⼦统计物理学初步（1）等概率原理（2）量⼦麦克斯韦-玻⽿兹曼分布（3）玻⾊-爱因斯坦分布（4）费⽶-狄拉克分布（5）经典近似六、考试参考书：王⽵溪，热⼒学，⾼等教育出版社王⽵溪，统计物理学导论，⾼等教育出版社汪志诚，热⼒学*统计物理，⼈民教育出版社L ．E ．Reichl ，A Modern Course in Statistical Physics ，University of T exas Press ，Austin 。
热力学与统计物理(IMU) 之三二(10.3-5)
3
１．布喇格-威廉斯方法 Bragg-Williams Method
—— 简单的平均场方法
定义长程序参数 L = N+ − N− N
N
∑ ∑ EI {Si }= −ε Si S j − µB B Si
(i< j)
i=1
(−1 ≤ L ≤ 1)
∑ Z I (β , B) = e−βEI (Si ,B) {Si }
Bragg-Williams方法
Landau 理论
α+ =α− = 0 β =1/ 2 γ+ =γ− =1 δ =3
α =0
关联长度 ξ ∝ |τ|–ν，
Lev Davidovich Landau
UβS=S1R/ 2
ν = 1/2
AMγcoa=sd1ceomw,yUoSf SS关Rcie联nc函es数傅立叶分量
∂L ∂B
B=0
χ
∝
⎪⎧ τ
⎨ ⎪⎩
τ
−γ + −γ −
(T → Tc+ ) (T → Tc− )
（4）临界磁场和指数
δ
B ∝ mδ
(T → Tc )
α+ =α− = 0
β =1/2 γ+ =γ− =1
δ =3
第十章 相变与临 界现象(1)
第十章 相变与临 界现象(1)
３．连续相变Continuous Phase Transition
（4）比热跃变
第十章 相变与临 界现象(1)
研究比热在临界点附近的变化．
在 T > Tc， 无液相，近似为理想气体，有
cv (Tc+ )
=
3 2
R
(T > Tc )
热力学与统计物理教案
导言一．热力学与统计物理学所研究的对象与任务相同对象:由大量微观粒子组成的宏观物质系统。
任务：研究热运动规律及热运动对物质宏观性质的影响。
一．热力学与统计物理学的研究方法不同1. 热力学方法-热运动的宏观理论热力学方法是从热力学三个定律出发,通过数学演绎，得到物质的各宏观性质之间的关系、宏观物理过程进行的方向和限度等一系列理论结论。
热力学方法的优点:其结论具有高度的可靠性和普遍性.因为热力学三定律是人们从大量的观测、实验中总结出来的基本规律，并为人们长期的生产实践所证实,非常可靠。
而且热力学三定律又不涉及物质的具体微观结构，它适用于一切物质系统，非常普遍。
热力学方法的局限性：由热力学不能导出具体物质的具体特性；也不能解释物质宏观性质的涨落现象；等等。
2。
统计物理学方法—热运动的微观理论统计物理学方法是从“宏观物质系统是由大量的微观粒子所组成的"这一基本事实出发,认为宏观物理量就是相应微观量的统计平均值.统计物理学的优点:能把热力学三个相互独立的基本规律归结于一个基本的统计原理,阐明三个定律的统计意义；可以解释涨落现象；而且在对物质的微观结构作了某些假设之后，还可以求得物质的具体特性;等等.统计物理学的局限性:由统计物理学所得到的理论结论往往只是近似的结果，这是因为对物质的微观结构一般只能采用简化模型所致。
总之，在热现象研究中，热力学和统计物理学两者相辅相成，相互补充。
一．主要参考书王竹溪：《热力学简程》、《统计物理学导论》第一章热力学的基本规律本章主要介绍热力学的基本规律以及常见的基本热力学函数。
但本章的大多数内容在普通物理的《热学》课程中已经较详细学习过，在此只作一个归纳。
因此，本章的各节将有所改变,与课本不完全一致.第一章热力学的基本规律§1.1 热平衡定律和温度一．热平衡定律热平衡定律也可称之为热力学第零定律。
它是建立温度概念的实验基础。
1。
热力学系统由大量微观粒子组成的有限的宏观客体称之为热力学系统,简称为系统。
热力学与统计物理课程标准
《热力学与统计物理》课程标准第一部分：课程性质、课程目标与教学要求《热力学与统计物理》课程是物理与光电信息学院物理学专业必修的专业基础课程。
热力学和统计物理学是研究热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响的科学。
热力学与统计物理是物理学基础课程和理论基础课程，是培养合格中学教师必不可少的。
《热力学与统计物理》的课程目标是：通过本门课的学习，要求学生掌握热力学与统计物理学的基本概念、掌握基本定理、定律、基本公式、基本热力学量及它们之间的相互推导。
使学生掌握研究宏观物体热现象及与热现象有关的一切规律的方法。
学会用热力学与统计物理理论解决具体问题，培养独力思考能力和创造能力，使学生学会做理论工作的一般方法。
本世纪以来，统计物理领域取得许多新进展，发展成一些前沿学科。
学习本门课可为进一步学习打下必要基础。
从知识结构来看，要求学生注重基础知识和基本应用，兼顾新知识、前沿问题的介绍。
在具体实施中，注意体现对学生严格逻辑思维的训练、演绎推理能力的培养，给学生以构建物理模型的体验、解决具体问题的实践。
第二部分：关于教材与学习参考书的建议推荐教材：1、汪志诚，热力学·统计物理（第三版），北京：高等教育出版社，2003。
参考书目：1、龚昌德，热力学与统计物理学，北京：人民教育出版社，1982。
2、熊吟涛，热力学（第三版），北京：人民教育出版社，1979。
3、熊吟涛，统计物理学，北京：人民教育出版社，1981。
4、王竹溪，热力学简程，北京：人民教育出版社，1964。
5、王竹溪，统计物理学导论，北京：高等教育出版社，1965。
6、苏汝铿，统计物理学，北京：高等教育出版社，2004。
7、朱文浩、顾毓沁，统计物理学基础，北京：清华大学出版社，1983。
8、张家铝、曹烈兆、陈兆甲，相对论物理热力学统计物理，合肥：中国科学技术大学出版社，1990。
9、F. Reif, Fundamentals of Statistical and Thermal physics, McGraw-Hill Book Company,1965.第三部分：课程教学内容纲要第一章热力学的基本规律§1.1热力学系统的平衡及其描述1.热力学系统的分类2.热力学平衡态3.描述热力学平衡态的状态参量§1.2热平衡定律和温度1.热平衡定律2.温度的测量§1.3物态方程1.物态方程的定义2.物态方程举例3.状态参量的分类§1.4功1.几个概念：热力学过程、准静态过程、可逆过程2.准静功的计算§1.5热力学第一定律1.绝热过程，绝热功，内能2.热力学第一定律及其推论§1.6热容量和焓1.热容量的定义2.简单均匀系定容热容量和定压热容量的计算3.焓（1）焓的定义、物理意义（2）定压热容量与焓的关系§1.7理想气体的内能1.Joule实验2.理想气体内能和焓的表达式3.理想气体定容热容量和定压热容量的表达式§1.8理想气体的准静态绝热过程1.理想气体的准静态绝热过程过程方程的推导2.绝热线和等温线的斜率比较§1.9理想气体的Carnot循环1. Carnot循环的构成2. Carnot循环效率3.逆Carnot循环§1.10热力学第二定律1.热力学第二定律的两种表述2.可逆和不可逆过程的定义§1.11 Carnot定理1. Carnot定理的内容2. Carnot定理的证明3. Carnot定理的推论及证明§1.12*热力学温标§1.13 Clausius等式和不等式1. Clausius等式2. Clausius不等式3.任意循环过程的Clausius等式和不等式§1.14熵和热力学基本方程1.熵存在的证明2.熵的重要性质3.热力学基本方程§1.15理想气体的熵§1.16热力学第二定律的数学表述1.热力学第二定律的数学表述2.熵增加原理3.热力学第二定律的适用范围§1.17熵增加原理的简单应用§1.18自由能和Gibbs函数1.定温——定容系统与自由能2.定温——定压系统与Gibbs函数说明：本章有相当篇幅带有热学的变化性质，除基本概念外，只作复习性简述，以保证热力学基本概念与规律的严格性与系统性。
热力学与统计物理教案
有了熵的概念，热力学第一定律可写成如下形式：
(1.3.6)
这就是 热力学基本（微分）方程 。
对于简单系统，上式为：
(1.3.7)
一． 熵增加原理
1. 热力学第二定律的数学表达式
设系统经一个过程从初态 A→终态 B，现令系统经过一个假想的可逆过程 （这在理论上总是存在
的），从 B→ A，则由克劳修斯等式和不等式，有
定。因此，可以定义一个态函数——熵 S ： 或者
熵是广延量，其单位是 J / K 。
必须 注意 ：在熵差计算式中，线积分一定要沿某一可逆过程进行。对于系统的不可逆过程，只 要其初、终态是平衡态，熵的定义就仍然有意义。只是在计算熵变时，积分路径一定要选择一条可 逆过程进行，这在理论上讲，总是存在的
4. 热力学基本方程
温度的数值表示法叫做温标。有三种常用的温标：
⑴ 经验温标 ：以测温物质的测温特性随温度的变化为依据而确定的温标。实验表明，选择
不同的测温物质或不同的测温特性而确定的经验温标，除标准点外，其他温度并不完全一致。
水的 冰点
热力学统计物理教学大纲
《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：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，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，理想气体的熵。
《热力学与统计物理学》学习指导
《热力学与统计物理学》学习指南一、课程的特点和结构框架热力学与统计物理学是研究热现象的本质及其规律的科学。
所谓热现象是指与温度有关的物理性质的变化，其本质是宏观物体内部大量微观粒子的热运动。
和机械运动、电磁运动一样，热运动也是自然界中广泛存在的一种基本运动形式。
因此，作为研究热运动规律的热力学与统计物理学，与理论力学和电动力学一起构成了物理学的三大支柱，是理科物理专业以及工科相关专业学生的一门必修理论基础课。
热力学和统计物理学分别从宏观和微观角度研究热运动，形成既有各自特点又相辅相成的两种方法，即热力学方法和统计物理学方法。
这两种方法相辅相成，既描述了热力学系统的宏观性质，又揭示了宏观现象的微观实质。
分别从宏观和微观两种角度研究同一对象并得出相同结果是本课程的一大特点，同学们在学习中要充分理解和认识这一特点。
图1给出了本课程的结构框架图。
图1 热力学与统计物理学课程结构框架图二、学习本课程应具备的基础知识及学习方法建议1．应具备的基础知识（1）热力学和统计物理学是在大学普通物理学的基础上扩展提高的，同学们在学习本课程时应具备普通物理学中热学和理论力学中分析力学的相关知识；（2）学习本课程应具备高等数学的基本知识，包括多元函数微分学、概率论、级数、特殊函数及广义积分等。
同学们在学习本课程之前，应先学完高等数学的相关内容。
2．学习方法建议（1）认真学习导言部分，了解本课程的研究对象、研究方法和和主要应用领域。
（2）要循序渐进，切勿急躁。
学习本课程要重在掌握基本思想、基本规律、基本方法和主要结论。
（3）在掌握基本理论和基本方法的基础上，仔细分析典型例题，努力完成各章作业，提高分析问题和解决问题的能力。
（3）要参照各章的重点、难点提示，掌握各章的知识点、重点、难点以及对各知识点的能力层次要求。
（4）在对原型进行科学抽象的基础上，建立简化的理想模型,采用数学手段进行描述和分析是物理学的基本方法之一。
平衡态热力学和统计物理学使用了许多理想模型，如，孤立系统、平衡态、准静态过程、理想气体和理想固体等。
“热统”课程的“统计热力学”体系
摘要：本文介绍内蒙古大学“统计热力学”（热力学与统计物理学）国家精品课程的知识体系。
该课程突破“热力学”和“统计物理学”相对独立的传统教学格局，建立了以统计物理为框架，以系综理论为主线，以量子论为基础，融热物理宏观与微观理论一体的“统计热力学”新体系，出版了特色鲜明的教材和配套学习辅导书。
关键词：热力学与统计物理学；国家精品课程；统计热力学体系“热力学与统计物理学”（简称“热统”）是我国高等院校本科物理专业的一门必修课程，是研究物质有关热现象（即宏观过程）规律的理论物理课，也是普通物理“热学”的后续课。
内蒙古大学“热统”教学组在20多年教学实践中，不断更新教育观念，探索课程教学体系的改革，逐步建立了以微观理论为主线的教学体系，建设了首门“热统”国家精品课程（2004年）——“统计热力学”，陆续出版了配套教材[1]和学习辅导书[2]。
一、关于“热统”教学体系的思考关于热现象的理论包括两部分，即宏观理论——“热力学”和微观理论——“统计物理学”。
我国目前的“热统”课程由早年设置的“热力学”和“统计物理学”两门课程合并而成，一直沿袭“热”、“统”相对独立的“一分为二”教学体系[3-5]。
教学内容安排大体以学科发展历史和认识层次为序，由唯象到唯理，由宏观到微观。
这种体系十分成熟，在多年教学实践中获得很大成功。
随着科学技术和人类现代文明的飞速发展，人们认识世界的条件、增长知识的方式和获取信息的渠道发生了质的变化：昔日深奥难解的名词，今天已可闻之于街巷；诸多科学概念的理解，逐渐变得不很困难。
在这种知识氛围和学习环境下，从中学到大学的物理教学内容均在不断地改革和深化。
同时，现代科学成就在高新技术中的广泛应用向21世纪人才培养提出更高的要求。
这一切，催动着大学物理课程改革的进程，也激发起我们对传统体系的思考。
从“热物理”系列课程改革现状来看，一方面，普通物理“热学”课程的内容已进行了必要的深化和后延，原有“热统”课程与现行“热学”课程内容出现较多重复。