热力学与统计物理学基础

热力学与统计物理学基础

Classical Thermodynamics and Statistical Physics

课程编号：课程属性：学科基础课课时/学分：50/2.5

预修课程：高等数学

教学目的和要求：

本课程为力学学科博士研究生的学科基础课，也可为物理学以及其它应用科学研究生的选修课。

通过本课程的学习，学生不仅能掌握热力学和统计物理学的一般知识并熟练运用，而且还能系统地学习到从宏观上和微观上描述热力学系统热现象和热性质的方法。这些有助于学习和掌握其它课程，并大大开拓学生的研究思路。

内容提要：

引言

第一章热力学的基本规律

热力学系统的平衡状态及其描述，热平衡定律和温度，物态方程，热力学第一定律，热容量、焓、内能，卡诺循环，热力学第二定律，热力学第三定律。

第二章热力学基本微分方程

熵，自由能、吉布斯函数，基本热力学函数的确定，特性函数

第三章单元系的相变

热动平衡判据，开系的热力学基本方程，复相平衡条件，单元复相系的平衡性质，临界点和气液两相的转变。

第四章多元系的复相平衡和化学平衡

多元系的热力学函数和热力学方程，多元系的复相平衡条件，吉布斯相律，化学平衡条件，混合理想气体的性质，理想气体的化学平衡。

第五章统计物理学基本理论

统计规律性，概率分布，统计平均值，等概率原理，近独立粒子系统的经典统计理论。

第六章平衡态统计物理学

系统微观状态的描述，统计系综，刘维尔定律，微正则系综，正则系综，巨正则系综，正则分布对近独立粒子系统的应用，能量均分定律和理想气体比热容，实际气体的物态方程。

第七章涨落理论

涨落的准热力学方法，涨落的空间关联与时间关联，布朗运动，仪器的灵敏度，电路中的热噪声。

第八章非平衡态热力学与统计物理简介

不可逆过程与偏离平衡态的物质，昂萨格关系，波尔兹曼积分微分方程，H定理与细致平衡原理，气体的黏滞性，输运过程的动理论。

主要参考书：

1. Ashley H. Carter, Classical and Statistical Thermodynamics(热力学与统计物

理简明教程), 清华大学出版社, 2007.

2. 王竹溪，热力学（第二版），北京大学出版社，2005.

3. 王竹溪，统计物理学导论（第二版），人民教育出版社，196

4.

4. 汪志诚，热力学统计物理（第四版），高等教育出版社，2008.

撰写人：魏小林(中国科学院力学研究所)

撰写日期：2010年02月