热力学与统计物理学课程标准
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
《热力学与统计物理》课程教学大纲课程英文名称：Thermodynamics and Statistical Physics课程编号：0312043002课程计划学时：48学分：3课程简介：《热力学与统计物理》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。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章热力学的基本规律本章重点：热力学的基本规律，热力学的三个定律，掌握热力学函数内能、焓、熵、自由能、吉布斯函数的物理意义.难点：熵增加原理的应用及卡诺循环及其效率。
本章学时:16学时教学形式:讲授教具:黑板，粉笔第一节热力学系统的平衡状态及其描述本节要求：掌握：系统、外界、子系统，系统的分类，热力学平衡态及其描述。
1系统、外界、子系统（①掌握：系统与外界概念。
②了解：界面的分类。
③了解：系统与子系统的相对性）2系统的分类（掌握：孤立系、闭系、开系的概念。
）3热力学平衡态及其描述（①掌握：热力学平衡态概念。
②掌握：状态参量的描述及引入。
）第二节热平衡定律和温度本节要求：掌握：热接触与热平衡，热平衡定律、温度、热平衡的传递性，存在态函数温度的数学论证，温度的测量(考核概率50%)。
1热接触与热平衡（①掌握：系统间没有热接触时系统状态参量的变化。
②掌握：系统间热接触时系统状态参量的变化。
）2热平衡定律、温度、热平衡的传递性（①掌握：热平衡定律。
②掌握：温度的数学论证，温标的确定及分类）（重点）第三节物态方程本节要求：理解：广延量与强度量。
掌握：物态方程的得出，实验系数及由实验系数k 、、βα 求物态方程。
（重点，难点）（考核概率100%） 1物态方程（①掌握：独立参量的选择与态函数的相对性。
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。
热力学与统计物理课程大纲浅析
热力学与统计物理课程大纲浅析热力学与统计物理是物理学中非常重要的一个分支，它研究了物质的热力学性质和微观结构与宏观性质之间的关系。
这门课程主要介绍了热力学和统计物理的基本概念、定律和应用，对于物理学专业的学生来说具有重要的理论与实践意义。
下面我们来浅析一下这门课程的大纲，了解一下它的教学内容和目标。
大纲第一部分是关于热力学的基本概念和定律。
在这部分内容中，学生将会学习热力学的基本概念，包括热力学系统、热平衡、热力学过程等。
学生也将会学习热力学的基本定律，包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律等。
通过这部分的学习，学生将对热力学的基本理论有一个清晰的认识，为后续的学习打下基础。
大纲第三部分是关于热力学与统计物理的应用。
在这部分内容中，学生将会学习热力学与统计物理在实际问题中的应用，包括理想气体的热力学性质、相变与相图、热容和热传导等。
通过这部分的学习，学生将会了解热力学与统计物理在不同领域的应用，并具备一定的解决实际问题的能力。
热力学与统计物理课程的大纲涵盖了热力学的基本概念和定律、统计物理的基本概念和理论、热力学与统计物理在实际问题中的应用、计算机模拟与实验方法、热力学与统计物理的前沿研究和应用等内容。
通过这门课程的学习，学生将会对热力学与统计物理有一个全面系统的认识，为将来的学术研究和工程应用打下坚实的基础。
除了学习内容外，热力学与统计物理课程还注重培养学生的实际动手能力和团队合作精神。
在课程实践环节中，学生将会有机会动手操作仪器，进行计算机模拟和实验研究，培养自己的实验技能和科学研究能力。
在团队作业和项目中，学生将会与同学们合作，共同解决热力学与统计物理的问题，培养自己的团队精神和合作能力。
热力学与统计物理课程是物理学专业学生不可或缺的一门重要课程。
通过这门课程的学习，学生将能够掌握热力学与统计物理的基本理论和实际应用，具备解决实际问题的能力，为将来的学术研究和工程应用做好充分的准备。
热力学统计物理课程规范
热力学统计物理课程规范《热力学与统计物理》课程规范一、课程概况课程号BX0925323课程名称热力学与统计物理课程英文名称Thermal Dynamics and Statistics总学时数/周数564/16学分4讲授学时56实验学时实习周数开课单位理学院适用专业应用物理学课程类别专业基础课修读方式必修先修课程高等数学、普通物理（包括力、热、电、光及原子物理）考核方式平时成绩（20%，平时出勤和作业）+笔试（80%，闭卷考试）教材及主要教学参考书教材：汪志诚.《热力学与统计物理》.(第五版).高等教育出版社参考书：龚昌德.《热力学与统计物理》.高等教育出版社Landau等.《统计物理学》.高等教育出版社王竹溪.《热力学简程》.高教出版社王竹溪.《统计物理学导论》.(第二版).高教出版社苏汝铿.《热力学与统计物理基础》.复旦大学出版社课程简介《热力学·统计物理》课是应用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。
能力培养任务本课程要求学生掌握热力学的基本规律，热力学的三个定律，了解与掌握热力学函数内能、焓、熵、自由能、吉不斯函数的物理意义及利用这些函数判断系统的平衡条件、平衡稳定条件。
统计物理部分要求学生掌握等几率原理、由最概然统计方法导出玻尔兹曼统计、费米及波色统计的分布函数，了解系综理论并运用上述理论求解简单热力学系统的热力学函数。
二、课程知识、能力体系《热力学与统计物理》课程知识（能力）体系序号知识单元描述知识点对应能力学时要求1热力学的基本规律热力学系统的平衡状态及其描述分析问题0.5熟悉热平衡定律和温度实际应用0.5了解物态方程实际计算0.5掌握功实际应用0.5掌握热力学第一定律实际应用0.5掌握热容量和焓分析问题0.5熟悉理想气体的内能分析问题0.5掌握理想气体的卡诺循环分析问题1了解热力学第二定律实际计算0.5熟悉卡诺定理分析问题0.5掌握热力学温标实际应用0.5了解克老修斯等式和不等式分析问题0.5熟悉熵和热力学基本方程分析问题0.5掌握理想气体的熵分析问题0.5熟悉热力学第二定律的数学表示实际计算0.5掌握2均匀物质的热力学性质内能、焓自由能和吉布斯函数的全微分分析问题2掌握麦氏关系的简单应用实际应用2掌握气体的节流过程和绝热膨胀过程实际应用1熟悉基本热力学函数的确定分析问题2熟悉特殊函数实际应用1了解3单元系的相变热平衡的判据实际应用1掌握开系的热力学的基本方程实际应用1掌握单元系的复相平衡条件分析问题1熟悉单元复相系的平衡性质分析问题1熟悉5近独立粒子的最概然分布粒子运动状态的经典描述分析问题1了解粒子运动状态的量子描述分析问题1熟悉系统微观运动状态的描述分析问题1熟悉等概然原理实际应用1掌握分布和微观状态分析问题2掌握玻尔兹曼分布实际应用2掌握玻色分布和费米分布实际应用1掌握三种分布的关系分析问题1熟悉6玻尔兹曼统计热力学量的统计表达式实际计算3掌握理想气体的内能和热容量实际应用3熟悉理想气体的熵实际计算2熟悉固体热容量的爱因斯坦理论分析问题2了解7玻色统计和费米统计热力学量的统计表达式实际计算2熟悉弱简并理想玻色气体和费米气体分析问题2掌握玻色-爱因斯坦凝聚分析问题2熟悉金属中的自由电子气体分析问题2掌握8系综理论相空间刘维尔定理分析问题2了解微正则分布实际应用1熟悉微正则分布的热力学公式实际计算1掌握正则分布实际应用1熟悉正则分布的热力学公式实际应用1熟悉三、教学内容及基本要求理论教学部分（按章节顺序填写）学时：8章第一章热力学的基本规律教学目的和要求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.掌握物态方程的表达式，并会学应用5.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6.掌握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.理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的区别与联系，并掌握其数学表达式重点和难点重点：1.掌握物态方程的三个系数的定义式，并会学应用它们求解物态方程2.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3.理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的区别与联系，并掌握其数学表达式难点：逐步理解掌握二元函数、偏导数循环关系、倒数关系及全微分性质在热力学中应用“三基”分析基本知识：物态方程；热力学系统的平衡状态及其描述；绝热过程；卡诺循环；熵和热力学基本方程基本理论：卡诺定理；热力学第一定律；热力学第二定律基本方法：偏微分方法教学内容与学时分配1.1热力学系统的平衡状态及其描述0.5学时1.2热平衡定律和温度0.5学时1.3物态方程0.5学时1.4功0.5学时1.5热力学第一定律0.5学时1.6热容量和焓0.5学时1.7理想气体的内能0.5学时1.8理想气体的卡诺循环0.5学时1.9热力学第二定律0.5学时1.10卡诺定理0.5学时1.11热力学温标0.5学时1.12克老修斯等式和不等式0.5学时1.13熵和热力学基本方程0.5学时1.14理想气体的熵0.5学时1.15热力学第二定律的数学表示0.5学时教学方法与教学方法：讲授教学手段教学手段：板书本章思考题1.什么是物态方程？写出几个实例2.由实验系数求物态方程的大体步骤是什么3.什么是无摩擦准静态过程？试求电介质极化功的表达式4.怎样理解绝热过程？对于怎样定义绝热过程你有什么想法5.热力学第一定律的内容是什么？怎样理解内能、功和热量等概念6.什么是焦耳定律？写出焦耳系数表达式，并说明其物理意义7.怎样导出理想气体的绝热方程8.什么是可逆过程9.试给出一种新的第二定律的定性表述，并证明与克氏和开氏说法等效10.试用克氏说法证明卡诺定理11.引入绝对热力学温标的重要意义是什么12.系统的熵是怎样定义的13.怎样计算任意二个态的熵差，怎样计算任意过程的熵变14.熵增加原理的内容是什么15.利用熵函数判断过程的不可逆性的基本步骤是什么1.1、1.2、1.3、1.4、1.6、1.7、1.11、1.12、1.15、1.16、1.20、1.21、1.22、1.24、1.25、1.26主要参考资料龚昌德.《热力学与统计物理》.高等教育出版社Landau等.《统计物理学》.高等教育出版社王竹溪.《热力学简程》.高教出版社王竹溪.《统计物理学导论》.(第二版).高教出版社苏汝铿.《热力学与统计物理基础》.复旦大学出版社备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：8章第二章均匀物质的热力学性质教学目的和要求1.掌握热力学凝数（U、H、F、G等）的定义式、全微分衈达式、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.掌握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.掌握用实验方法确定基本热力学函数（物态方程、内能U，熵S）的一般方法4.掌握用理论方法确定热力学函数的方法——特性函数法5.了解上述两种热力学理论方法在实际中的应用重点和难点重点：1.掌握热力学函数（U、H、F、G等）的定义式、全微分表达式、偏导数公式及对应的麦氏关系，学会应用表格的方法总结归纳2.掌握几个重要的辅助公式，如等容热容、等压热容的熵表达式，能态方程、焓态方程以及它们之间的关系3.掌握用实验方法确定基本热力学函数（物态方程、内能U，熵S）的一般方法4.自由能，吉布斯函数，理想气体的F与G,麦氏关系，特性函数难点：熟练掌握偏导数变换（麦氏关系）将不可测量（U、S、H、F、G）变换成可测量（T、P、V、Cv、Cp），学会用全微分条件得出各热力学量间的关系“三基”分析基本知识：内能、焓自由能和吉布斯函数的全微分；特殊函数基本理论：气体的节流过程和绝热膨胀过程；麦氏关系基本方法：基本热力学函数的确定教学内容与学时分配2.1内能、焓自由能和吉布斯函数的全微分2学时2.2麦氏关系的简单应用2学时2.3气体的节流过程和绝热膨胀过程1学时2.4基本热力学函数的确定2学时2.5特殊函数1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授教学手段：板书本章思考题1.什么是勒让德变换？试用勒让德变换导出热力学函数H、F、G。
物理学专业《热力学与统计物理》教学大纲
黄淮学院《热力学与统计物理》课程教学大纲一、课程编码及课程名称课程编码：3321320514课程名称：热力学与统计物理Thermodynamics and Statistical Physics二、学时及学分总学时数：72，其中，讲授学时：72。
学分：4三、适用专业及开设学期适用专业：物理学（本科）开设学期：第5学期四、课程的性质、目标和任务本课程是高等院校本科物理学专业的一门专业基础课程。
该课程由热力学和统计力学两部分内容组成，两者的任务都是研究热运动的规律，与热现象有关的物理性质和宏观物质系统的演化。
前者关于热现象的宏观理论，后者是微观理论，是联系微观世界与宏观世界的桥梁。
通过本课程的学习，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。
要求学生掌握热统的基本概念、掌握基本定理、定律、基本公式、基本热力学量及它们相互推导。
通过该课程的学习使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、进行创造性思维能力的培养，使理论分析能力得到必要的锻炼，为进一步学习打下牢固的基础。
五、课程教学的基本要求在教学中，要注意培养学生的学习兴趣。
由于本课程理论性较强，内容较抽象，学生在学习进程中容易感觉枯燥，故教学前要多查找资料，努力寻找理论与实际的结合点，并引导学生体验课程知识的系统性，对物理科学的系统性进行深层次认识。
六、课程教学内容第一章热力学的基本规律（共8学时）（一）本章教学目的和要求本章是热力学与统计物理学的基础，以热力学第一定律、热力学第二定律和热力学基本方程、热容量和焓、理想气体的内能为重点讲授内容；将热力学系统的平衡态及其描述、平衡定律和温度、物态方程、准静态功、热力学第一定律、绝热过程、卡诺循环作为课堂自学内容，这些内容在《热学》中都已学过。
（二）教学内容1.1热力学系统的平衡态及其描述；1.2平衡定律和温度；1.3物态方程；1.4功；1.5热力学第一定律；1.6热容量和焓；1.7理想气体的内能；1.8理想气体的绝热过程；1.9理想气体的卡诺循环；1.10热力学第二定律；1.11卡诺定理；1.12热力学温标；1.13克劳修斯等式和不等式1.14熵和热力学基本方程1.15理想气体的熵1.16热力学第二定律的数学表述1.17熵增加原理的简单应用1.18自由能和吉布斯函数（三）重点与难点重点：温度定理、物态方程、准静态过程中的微功、热力学第一定律、热力学过程、卡诺循环、热力学第二定律及其数学表述、不可逆过程、熵、熵增加原理、不可逆过程的熵变、自由能、吉布斯函数。
热力学与统计物理学课程教学大纲
Thermodynamic Properties of HomogeneousMatter
2.1 热力学函数的全微分Full Differential of Thermodynamic Functions
2.2麦氏关系的简单应用Simple application of Maxwell functions
第三章 单元系的相变
Transition of Single Element System
3.1热动平衡判据 Criterion of Thermodynamic Equilibrium
3.2 开系的热力学基本方程 Thermodynamic Functions in Open System
3.3 单元系的复相平衡条件 Equilibrium Condition of Multi-Phase
1.9理想气体的卡诺循环CarnotCycleof Ideal Gas
1.10热力学第二定律 The Second Law
1.11卡诺定理CarnotPrinciple
1.12热力学温标Thermal Temperature
1.13克劳修斯等式和不等式ClausiusEquation
1.14熵和热力学基本方程 Entropy andThermodynamic Functions
第六章 近独立粒子的最概然分布
Most Probable Distributionsof Independent Particles
6.1粒子运动状态的经典描述Classical Description of Kinetic State
6.2粒子运动状态的量子描述Quantum Description of Kinetic State
《热力学与统计物理学》教学大纲
《热力学与统计物理学》教学大纲课程代码：NANA2051课程名称：热力学与统计物理学英文名称：Thermodynamics and statistical physics课程性质：专业必修课程学分/学时： 3.00学分/54学时考核方式：期末+期中+作业开课学期：第4学期适用专业：纳米材料与技术先修课程：高等数学，普通物理后续课程：固体物理，半导体物理开课单位：纳米科学技术学院选用教材：统计和热物理基础一、课程目标通过本课程的理论教学，使学生具备下列能力：1，了解热力学的基本概念，熟悉热力学方程并能够将其用于具体科学问题的计算与分析。
（支撑毕业要求指标点1-1）2，能够推导热力学与统计物理学的基本方程，能够建立物理问题的统计物理学模型。
（支撑毕业要求指标点1-2）3，学生熟悉外部参数之间的微分关系，了解发动机的基本概念，了解不同统计系统的定义及其统计理论。
能够在深入了解热力学与统计物理学基本理论的基础上解决实际物理、化学问题。
（支撑毕业要求指标点2-1）二、教学内容第一章:热力学和统计物理导论持续时间:2周,6讲座内容1、数学知识学习本课程所需的数学知识热力学和统计物理的一般介绍学习简单的统计原理;引入一些外部参数;学习四个热力学定律和一个统计关系。
第二章:宏观热力学的简单应用持续时间:5周,15讲座内容1、麦克斯韦关系学习麦克斯韦关系以及如何推导它们2、绝热膨胀和节流过程学习两种冷却技术和它们的计算:绝热膨胀和节流过程3、热机学习实用热机的定义;为什么理想的热机达不到;计算卡诺热机的效率第三章:统计物理概论持续时间:3周,9讲座内容1、统计系统的基本概念和例子:学习如何描述实际系统使用一般坐标和一般动量。
2、计算态密度学习如何计算一维，二维和三维盒子里的粒子的状态密度。
玻尔兹曼，玻色和费米系统学习这三个系统的定义;计算三个系统可以达到的状态数;学习如何计算这三个系统的分布。
第四章:玻尔兹曼系统的统计物理持续时间:5周,15讲座内容1、配分函数介绍了玻尔兹曼系统的配分函数;介绍如何使用配分函数计算外部参数2、麦克斯韦速度分布计算麦克斯韦速度定律;计算最可能的速度和平均速度能量均分热证明能量均分定理;利用能量均分热计算一些实际系统的比热容。
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》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。
热力学与统计物理简明教程课程设计
热力学与统计物理简明教程课程设计一、背景热力学与统计物理是物理学中非常重要的一门学科。
在热力学中，我们研究物质的宏观性质，例如热力学系统中热量、功、熵等的性质；而在统计物理中，我们研究物质的微观性质，例如气体分子在热力学条件下的行为。
学习热力学与统计物理不仅可以加深我们对物质的认识，还可以帮助我们理解自然界中的多种现象。
因此，在本次课程设计中，我将设计一门简明教程，介绍热力学和统计物理的基本概念和理论，帮助学生更好地掌握这门学科。
二、课程内容1. 热力学基本概念•热力学系统的分类，以及各类系统的特点•热力学系统的状态变量，例如温度、压强、体积等•热力学基本关系式：内能、焓、自由能、吉布斯函数以及它们之间的关系2. 热力学过程与热力学定律•等温过程、等容过程、等压过程等基本过程•热力学第一定律和第二定律的定义和表述•热机和热泵的基本工作原理3. 统计物理基础•热力学系统的微观模型，例如气体分子的模型•玻尔兹曼分布和热力学分布的定义和表述•热力学量与微观量之间的关系，如内能、熵等4. 统计物理应用•理想气体状态方程及其推导过程•理想气体的内能、热容和熵等的计算•统计物理中的相变现象，例如固液相变、液气相变等三、教学方法为了使学生更好地掌握热力学和统计物理的基本概念和理论，本课程将采用以下教学方法：1. 理论讲解在课堂上，老师将对热力学和统计物理的基本概念和定律进行详细的讲解，并且配合适当的例题，帮助学生更好地理解和掌握知识点。
2. 讨论和交流学生将会在小组内进行讨论，探讨一些典型例题的解法，并且提出自己对于问题的看法，以此促进思考和交流。
3. 实践操作除了理论讲解和讨论交流，本课程还将通过实践操作来帮助学生更好地理解理论知识。
例如，对于理想气体内能、热容等的计算，学生可以通过实验室操作进行计算验证。
四、教学评估为了评估学生对于热力学与统计物理的掌握程度，本课程将采用以下教学评估方式：1. 学生作业在课程中，老师将会布置一些理论练习作业和实践操作题目，并在课后进行批改和评分。
热力学与统计物理课程大纲浅析
热力学与统计物理课程大纲浅析热力学与统计物理是物理学中非常重要的一门课程，它涵盖了许多领域，包括热力学、热力学系统、统计力学、动力学理论等内容。
在这门课程中，学生将学习热动力学、统计力学和热力学等基础知识，从而为他们在未来的研究和工作中打下坚实的基础。
以下是关于热力学与统计物理课程大纲的浅析。
一、课程概述1. 课程名称：热力学与统计物理2. 课程性质：理论课3. 授课对象：理工科相关专业的本科生4. 先修课程：大学物理学、微积分、线性代数等基础课程5. 授课目标：通过本课程的学习，使学生能够掌握热力学和统计物理的基本原理和方法，了解物质微观结构和宏观性质之间的联系，为学生今后的专业发展和科学研究奠定基础。
二、课程内容1. 热力学基础（1）热力学系统的基本概念（2）热力学过程与热力学函数（3）理想气体的热力学性质（4）相变与相图2. 统计物理基础（1）微观粒子的统计描述（2）热力学基量的统计表述（3）简单模型的统计物理3. 应用领域（1）热力学系统的稳定性与热力学平衡（2）热力学系统的简单应用实例（3）涉及到的统计力学模型的应用实例4. 随机过程与统计物理（1）马尔可夫链与随机过程（2）统计力学与非平衡态热力学（3）统计力学与动力学理论三、教学方式1. 授课方式：理论授课、案例分析、课堂讨论2. 实验实践：热力学实验、统计物理实验3. 课程设计：独立完成小型热力学与统计物理实验项目四、考核方式1. 平时成绩：课堂参与、作业完成情况2. 期中考试：笔试考核掌握的基础理论知识3. 期末考试：笔试考核综合应用能力和理论基础五、参考教材1.《热力学与统计物理导论》2.《统计物理学》3.《热力学与统计物理基础》六、课程目标1. 掌握热力学和统计物理的基本理论和方法，能够准确描述热力学系统的性质和变化规律；2. 了解物质微观结构和宏观性质之间的联系，能够运用统计物理的方法分析和解释物质的宏观性质；3. 培养学生的动手能力和创新意识，使其能够独立进行简单热力学与统计物理实验，加强理论知识与实际应用的结合；4. 培养学生的数理思维能力和科学研究素养，为其今后的专业发展和科学研究打下坚实的基础。
热力学与统计物理课程大纲浅析
热力学与统计物理课程大纲浅析热力学与统计物理是物理学中的一门重要课程，它是研究物质的宏观性质和微观规律的基础。
下面将对热力学与统计物理课程的大纲进行浅析。
热力学是研究物质能量转化和宏观性质变化规律的学科。
课程大纲中通常包括热力学的基本概念和基本原理。
学生将学习热力学系统的状态变量、过程和平衡条件，了解热力学定律和热力学函数的基本概念。
还要研究气体的状态方程、理想气体和实际气体的性质。
热力学课程还会讲解热力学过程的基本性质，如准静态过程、可逆过程和不可逆过程等。
统计物理是研究物质微观粒子运动和统计规律的学科。
课程大纲中通常包括统计物理的基本概念和基本原理。
学生将学习经典统计物理和量子统计物理的基本方法和技巧，了解玻尔兹曼分布和费米-狄拉克分布、玻色-爱因斯坦分布等统计物理基本概念。
还要研究统计物理基本理论中的热力学极限和平衡状况。
热力学与统计物理课程大纲还包括一些重要的应用内容。
研究热力学定律在工程中的应用，如热力学系统的工作与热效率等。
还会探讨热力学与统计物理在材料科学中的应用，如固体的热力学性质和相变等。
课程中也会介绍一些相关的实验技术和计算方法，如能谱分析、蒙特卡洛模拟等。
热力学与统计物理课程的学习，对于培养学生的科学思维和解决问题的能力具有重要意义。
学生通过学习热力学与统计物理的基本概念和基本原理，能够理解物质的宏观性质和微观规律之间的联系，掌握分析和解决热力学与统计物理问题的方法。
这对于学生今后从事物理学研究、工程实践和科学研究等方面都具有很高的实际价值。
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方法。为今后从事中学物理教学工作以及有关热现象的科学研究和技术工作打下坚实的基
础。
二、课时分配
按照课程建设的总体要求，本着“先进、有效、有用”的原则，按照删、并、减、增、
留的“五字方针”对物理学（师范本科）专业的重要基础理论主干课程《热力学与统计物理》
进行认真整合与重构，在此基础上编写出 54 学时的教学大纲，其中讲课 42 学时，习题课
《热力学与统计物理学》课程标准
Thermodynamics and Statistical Physics
课程编号：070114310
适用专业：物理学（师范类本科）
学 时 数：54
学 分 数：3
教学方法：讲授为主
先修课程及相关课程：高等数学、普通物理等
执笔者：彭昌宁 编写日期：2011 年 9 月
一、课程性质和教育目标
12 学时。
序 号
课程内容
理论教学 课
教学方式 时
手段 数
课内实践教学 课
教学方式 时
手段 数
课时 小计 备注
1
热力学的基本规律
6
讲授
习题课
6
2
均匀物质的热力学
6
讲授
2 习题课
8
3
单元系相变
6
多元系的复相平衡 热力学第
4
三定律
4
讲授 讲授
习题课
6
4
5 近独立粒子的最概然分布
8
讲授
2 习题课
10
6
玻耳兹曼统计
（8）热力学第三定律。 3.本章重难点 （1）本章重点是多元系的热力学函数和热力学方程、吉布斯相律； （2）本章难点是热力学第三定律。 第六章 近独立粒子的最概然分布 1.目的要求 本章是统计物理的基础内容,是学好后续章节的根本，应作为重点内容讲授，重点掌握 粒子和系统运动状态的描述、分布与微观态的关系、三种分布。将等概率原理作为自学内容。 2.教学内容 （1）粒子运动状态的经典描述； （2）粒子运动状态的量子描述； （3）系统微观运动状态的描述； （4）等概率原理； （5）分布和微观状态； （6）玻耳兹曼分布； （7）玻色分布和费米分布； （8）三种分布的关系。 3.本章重难点 （1）本章重点是分布和微观状态的关系、玻耳兹曼分布、玻色分布和费米分布； （2）本章难点是分布和微观状态的关系，熟练掌握玻耳兹曼分布、玻色分布和费米分 布以及三种分布的关系。 第七章 玻耳兹曼统计 1.目的要求
热力学与统计物理是为物理学专业学生开设的一门重要基础理论课，是物理学专业主要
骨干课程即理论物理学的四大分支之一，在教学计划中列为专业主干必修课程（平台课）。
通过本课程的学习，使学生对热学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，并掌握分析这类系统的有效
3
本章是热力学与统计物理中非重点的内容,以多元系的热力学函数和热力学方程为基础 重点讲授多元系的复相平衡条件、吉布斯相律、热力学第三定律等内容，删去化学平衡条件 和理想气体的化学平衡两节，将二元系相图举例和混合理想气体的性质作为自学内容。
2.教学内容 （1）多元系的热力学函数和热力学方程； （2）多元系的复相平衡条件； （3）吉布斯相律； （4）二元系相图举例； *（5）化学平衡条件； *（6）混合理想气体的性质； *（7）理想气体的化学平衡；
2
2.教学内容 （1）内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分； （2）麦克斯韦关系的简单应用； （3）气体的节流过程和绝热膨胀过程； （4）基本热力学函数的确定； （5）特性函数； （6）热平衡辐射的热力学理论； （7）磁介质的热力学； *（8）低温的获得。 3.本章重难点 （1）本章重点是特性函数及其基本微分方程和麦克斯韦关系； （2）本章难点是特性函数及其基本微分方程和麦克斯韦关系的应用。 第三章 单元系的相变 1.目的要求 本章是热力学与统计物理较为重点的内容。以开放的热力学基本方程为基础，重点讲授 单元系的复相平衡条件和平衡性质等内容，删去临界现象和临界指数、朗道连续相变理论两 节，将临界点和气液两相的转变作为自学内容。 2.教学内容 （1）热动平衡判据； （2）开系的热力学基本方程； （3）单元系的复相平衡条件； （4）单元复相系的平衡性质； （5）临界点和气液两相的转变； （6）液滴的形成； （7）相变的分类； *（8）临界现象和临界指数； *（9）朗道连续相变理论。 3.本章重难点 （1）本章重点是开系的热力学基本方程、单元系的复相平衡条件和平衡性质； （2）本章难点是液滴的形成、二级相变。 第四章 多元系的复相平衡和化学平衡 热力学第三定律 1.目的要求
4
本章是热力学与统计物理的重点内容,是统计物理的核心章节，以玻耳兹曼分布为基础 重点掌握热力学量的统计表达式、统计物理处理问题的方法、玻耳兹曼统计的广泛应用。删 去顺磁性固体、负温度状态两节，将理想气体的熵作为自学内容。
8
讲授
米统计
8
讲授
2 习题课
10
1
三、课程教学目的要求及教学内容 第一章 热力学的基本规律 1.目的要求 本章是热力学与统计物理学的基础，以热力学第一定律、热力学第二定律和热力学基本 方程为重点讲授内容；将热力学系统的平衡态及其描述、平衡定律和温度、物态方程、准静 态功、热力学第一定律、热容量和焓、理想气体的内能、绝热过程、卡诺循环、热力学第二 定律作为自学内容复习带过，这些内容在热学中都已学过。 2.教学内容 （1）热力学系统的平衡态及其描述； （2）热平衡定律和温度； （3）物态方程； （4）功； （5）热力学第一定律； （6）热容量和焓； （7）理想气体的内能 （8）绝热过程 （9）卡诺循环； （10）热力学第二定律； （11）卡诺定理 （12）热力学温标； （13）克劳修斯等式和不等式； （14）熵和热力学基本方程； （15）理想气体的熵； （16）热力学第二定律的普遍表述； （17）熵增加原理的简单应用； （18）自由能和吉布斯函数。 3.本章重难点 （1）本章重点是热力学第二定律和热力学基本方程；内能、焓、熵、自由能和吉布斯 函数； （2）本章无难点。 第二章 均匀物质的热力学性质 1.目的要求 本章是热力学与统计物理的重点内容。以特性函数及其基本微分方程和麦克斯韦关系为 重点讲授内容，删去低温的获得一节，将气体的节流过程和绝热膨胀过程作为自学内容。