热力学与统计物理教学大纲
《热力学与统计物理》教学大纲
教学目的：“热力学与统计物理”是物理学中发展相当成熟的基础课程之一。
在物理学领域，与“经典力学”、“电动力学”、“量子力学”一起，构成大学阶段物理学的经典核心内容。
复旦大学办学定位为综合型、研究型、国际型大学，力争在若干年内跻身世界一流大学之列，所以我们的目标是培养创新型、研究型人才，培养的学生应该具有比较好的创新能力、综合能力和实践能力，这也和二十一世纪的人才培养要求相符。
作为物理学的重要基础课，应该在保持我国传统教学严谨、扎实等优点的基础上，借鉴国外特别是美国一流大学物理教学的长处，使学生在掌握基本概念、原理和理论方法的同时，了解相关领域的研究前沿和热点、以及与其它自然科学分支的联系，重点培养科学思维方法、创新意识和解决具体问题的能力，为后继课程的学习与未来的科研奠定坚实基础。
针对技术型与科研型人才的不同培养目标，制订了适应性广泛的新教学大纲，实施分层教学，将传统授课内容分成两大板块：热力学与统计物理I (本科生的必修课)，内容包括平衡态热力学、近独立粒子统计分布与非平衡态统计初步；以及热力学与统计物理II (本科生的选修课及研究生的必修课)，内容包括系综理论、涨落理论和非平衡态统计等内容。
教学内容组织如下：I．热力学统计物理内容（共54课时）一．热力学的基本规律（12课时）引言热力学基本概念，热力学第零定律，热力学第一定律，热力学第二定律，热力学第三定律，基本热力学函数，麦氏关系及其应用，分子运动学。
二．统计分布（18课时）概率与统计简介，微观状态和分布，近独立粒子的玻耳兹曼分布，统计物理的基本想法及应用举例，正则系综及应用举例，黑体辐射能均分定理。
三．量子统计法（20课时）Planck黑体辐射定律，Einstein的光量子，Bose黑体辐射推导，多粒子统计，玻色与费米分布，粒子数可变系统，巨正则系综，金属自由电子气，光子气体，玻色－爱因斯坦凝结。
四．相变初步（4课时）热动平衡条件，开放系的热力学基本方程，单元系和多元系复相平衡，相变，典型应用举例。
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。
热力学与统计物理学教学大纲
《热力学与统计物理学》教学大纲课程名称：热力学与统计物理学英文名称：Thermodynamics and Statistical Mechanics课程编号：09120013学时数及学分：64学时4学分教材名称及作者；《热力学・统计物理》，汪志诚出版社、出版时间：高等教育岀版社，1998年本大纲主笔人：陈太红，范嗣林一、课程的目的、要求和任务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岀发点，因而也就决定了采用不同的处理问题的方法。
该课程是本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，为本专业后续课程打下良好基础。
本课程内容包括热力学与统计物理学的对象和任务，热力学第一宦律，热力学第二左律，热力学函数, 麦克斯韦关系及应用，特殊函数，磁介质、平衡辐射的热力学性质，热动平衡判据，开系的热力学基本方程，单元复相系的复相平衡条件和平衡性质，多元系的复相平衡，统汁物理的基本原理，波耳兹曼分布，量子统计分布，系综理论，量子统计分布，非理想气体状态方程，黑体辐射的统计性质，一级相变和二级相变，涨落和关联，玻耳兹曼方程与H定理，输运过程，不可逆过程的爛增加率。
教学基本要求：1、了解热力学的基本槪念，掌握热力学的三个基本左律，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“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、大纲的基本内容及学时分配绪论（1学时）热力学与统计物理学的对象和任务，及英发展简史。
第一章热力学的基本规律（14学时）本章在复习热力学的基本概念和热力学过程所满足的规律的基础上，加深对这些规律的认识。
《热力学·统计物理学》教学大纲
《热力学·统计物理学》教学大纲课程性质：专业基础课课程编码：适用专业：物理学教育本科编制时间：2007年2月修改时间：2008年8月一、预备知识：普通物理课程《力学》、《热学》、《光学》、《电磁学》和《原子物理》，以及《高等数学》，还有《理论力学》的学习，《热学》是其前期课程。
二、教学目的：热力学与统计物理学课程是高等学校物理学科主干课程体系中四大力学之一，其主要内容都是后续课程中不可或缺的基础，是有承上启下的知识连接作用。
通过本课程的学习，通过本课程的学习，应使学生在《热学》的基础上，较深入地掌握热力学与统计物理学的基本概念，系统地理解研究热现象的宏观与微观理论，基本掌握运用有关理论处理具体问题的方法，在逻辑思维和演义推理方面得到进一步训练，提高分析问题和解决问题的能力。
结合一些物理学史的介绍，使学生了解如何由分析物理实验结果出发、建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，了解并适当涉及正在发展的学科前沿，扩大视野，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质。
三、教学要求：本课程是后续多门专业课程，特别是固体物理学与半导体物理学的基础。
课程的学习有别于中学课程的学习，要求学生掌握科学的学习方法，培养学生独立的思考能力。
该课程重物理概念和基本原理，轻数学计算（热力学方面要求熟练运用雅可比行列式，统计物理学方面会运用玻耳兹曼分布和配分函数）。
在热力学方面要求学生掌握热力学的系统描述参量及其性质；热力学中的基本实验规律与三大定律；状态函数的本质及其在其他学科的应用；了解相变的基本规律和描述方法。
在统计物理学方面要求学生能够用物理学微观的统计方法把物理系统的宏观性质与微观粒子的统计规律联系起来。
掌握统计物理的基本理论，学会用来解决一些基本的和与专业有关的一些热运动方面的问题。
掌握热力学的基本规律和统计物理的基本理论，重点为三种分布函数及其关系；学会由配分函数导出系统的热力学函数和其他的物理量。
《热力学与统计物理》课程简介教学大纲
热力学与统计物理》课程教学大纲中文名称：热力学与统计物理英文名称：Thermodynamics and Statistical Mechanics授课专业：物理学，光信息科学与技术学时：72学分：4预修课程：力学热学电磁学光学原子物理课程类别：专业基础必修课程一、课程的性质和目的热力学与统计物理学是研究物质的热现象和热运动规律的理论物理课程，它是理论物理学主要基础学科之一。
热力学研究热运动的宏观理论，主要采用宏观的研究方法，统计物理是热运动的微观理论，主要采用微观的研究方法，两种方法相辅相成，相互融会贯通，取长补短。
应使学生掌握热统的基本概念、基本定理、定律、公式、热力学量，学会用热统理论解决具体问题，培养独力思考能力和创造能力并受到足够的训练，为后续课程打好基础。
二、课程教学内容导言 ......................................................... 2学时第一章热力学的基本规律........................................ 1 2学时1、热力学系统的平衡状态及其描述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、理想气体的绝热过程9、理想气体的卡诺循环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、热力学第二定律的数学表述17、熵增加原理的简单应用18、自由能和吉布斯函数第二章均匀物质的热力学性质..................................... 8学时1、内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分2、麦氏关系的简单应用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、热辐射的热力学函数7、磁介质的热力学8、获得低温的方法第三章单元系的相变 ............................................ 6学时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、朗道连续相变理论第四章多元系的复相平衡和化学平衡....................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8、热力学第三定律第五章不可逆过程热力学简介.......................... 介绍不可逆过程热力学的基本理论和部分应用的思路1、局域平衡熵流密度与局域熵产生率2、线性与非线性过程昂萨格关系3、温差电现象4、最小熵产生定理5、化学反应与扩散过程6、非平衡系统在非线性区的发展判据7、三分子模型与耗散结构的概念第六章近独立粒子的最概然分布...................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、玻尔兹曼分布7、玻色分布和费米分布8、三种分布及其关系4 学时1 学时8学时第七章 玻尔兹曼统计 .......1、 热力学量的统计表达式2、 理想气体的物态方程3、麦克斯韦速度分布律4、能量均分定理5、理想气体的内能和热容量6、理想气体的熵7、固体热容量的爱因斯坦理论8、顺磁性固体9、负温度状态第八章 玻色统计和费米统计 (8)学时 1、 热力学量的统计表达式2、 弱简并理想玻色气体和费米气体3、 玻色—爱因斯坦凝聚4、 光子气体5、金属中的自由电子气体6、白矮星7、二维电子气体与量子霍尔效应第九章 系综理论 ..............1、 相空间 刘维尔定理2、 微正则分布3、 微正则分布的热力学公式4、 正则分布5、 正则分布的热力学公式6、 实际气体的物态方程7、固体的热容量。
《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》教学大纲
《热力学与统计物理》教学大纲课程编号：一、课程性质、目的及开课对象（一）课程性质：专业课（二）教学目的：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的宏观物理性质的唯象理论与统计理论。
对二者的特点与联系有一较全面的认识。
本大纲采取热力学和统计物理分开讲述的方法，以可逆过程热力学及平衡态统计物理学为主。
注意对本学科现代发展的热点问题做适度的介绍。
（三）开课对象：物理系物理学专业本科生二、先修课程热学数学物理方法三、教学方法与考核方式（一）教学方法：讲授式、启发式、讨论式和问题研究式（二）考核方式：考试四、学时数分配总学时：64学时。
其中热力学28学时，统计物理学36学时。
课程共用54学时，习题课用10学时，大纲中带*号的内容不是必讲的，未计入学时之内。
五、教学内容与学时第一章热力学的基本规律（8学时）主要内容：1.1 热力学系统的平衡状态及其描述1.2 热平衡定律和温度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重点难点：热力学第一定律热容量和焓克劳修斯等式与不等式熵和热力学基本方程热力学第二定律的数学表述熵增加原理自由能和吉布斯函数。
学生掌握要点：1、平衡态温度物态方程功的表达式热力学第一定律热容量和焓理想气体的内能理想气体的绝热过程理想气体的卡诺循环热力学第二定律卡诺定理热力学温标。
2、克劳修斯等式与不等式熵和热力学基本方程理想气体熵的表达式热力学第二定律的数学表述3、熵增加原理熵差的计算自由能和吉布斯函数。
第二章均匀物质的热力学性质（8学时）主要内容：2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分2.2麦氏关系的应用2.3气体的节流过程和绝热膨胀过程2.4基本热力学函数的确定2.5特性函数2.6热辐射的热力学理论*2.7磁介质的热力学*2.8获得低温的方法习题（2学时）重点难点：内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分麦氏关系的应用基本热力学函数的确定特性函数学生掌握要点：1、掌握内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分2、掌握麦氏关系的应用3、了解气体的节流膨胀与绝热膨胀4、掌握基本热力学函数的确定5、掌握特性函数6、了解热辐射的热力学理论第三章单元系的相变（6学时）主要内容：3.1热动平衡判据3.2开系的热力学基本方程3.3单元系的复相平衡条件3.4单元复相系的平衡性质3.5临界点和气液两相的转变*3.6液滴的形成3.7相变的分类*3.8临界现象和临界指数*3.9朗道连续相变理论重点难点：热动平衡判据开系的热力学基本方程单元复相系统的平衡相变的分类学生掌握要点：1、掌握热动平衡判据2、掌握开系的热力学基本方程3、掌握单元复相系统的平衡4、了解临界点和气液两相的转变5、掌握相变的分类第四章多元系的复相平衡和化学平衡（6学时）主要内容：4.1多元系的热力学函数和热力学方程4.2多元系的复相平衡条件4.3吉布斯相律*4.4二元系相图举例*4.5化学平衡条件4.6混合理想气体的性质*4.7理想气体的化学平衡4.8热力学第三定律习题（2学时）重点难点：多元系的热力学函数和热力学方程多元复相系的平衡条件吉布斯相律热力学第三定律学生掌握要点：1、掌握多元系的热力学函数和热力学方程2、掌握多元复相系的平衡条件3、掌握吉布斯相律4、了解混合理想气体的性质5、掌握热力学第三定律*第五章不可逆过程热力学简介5.1局域平衡熵流密度与局域熵产生率5.2 线性与非线性过程昂萨格倒易关系5.3 温差电现象5.4 最小熵产生定理5.5 化学反应与扩散过程5.6 非平衡系统在非线性区的发展判据5.7 三分子模型与耗散结构的概念第六章近独立粒子的最概然分布（14学时）主要内容：6.1 粒子运动状态的经典描述6.2 粒子运动状态的量子描述6.3系统微观运动状态的描述6.4等概率原理6.5分布和微观状态6.6玻耳兹曼分布6.7玻色分布和费米分布6.8三种分布的关系习题（2学时）重点难点：粒子微观运动状态的经典描述μ空间粒子微观运动状态的量子描述系统微观运动状态的经典描述系统微观运动状态的量子描述等概率原理分布和微观状态玻耳兹曼分布玻色分布和费米分布学生掌握要点：1、掌握粒子微观运动状态的经典描述和量子描述以及μ空间2、掌握系统微观运动状态的经典描述和量子描述3、掌握等概率原理、分布和微观状态、热力学几率4、掌握玻耳兹曼分布、玻色分布、费米分布以及三种分布的关系第七章玻耳兹曼统计（12学时）7.1 热力学量的统计表达式7.2 理想气体的物态方程7.3麦克斯韦速度分布律7.4能量均分定理7.5理想气体的内能和热容量7.6理想气体的熵7.7固体热容量的爱因斯坦理论*7.8顺磁性固体*7.9负温度状态习题（2学时）重点难点：热力学量的统计表达式麦克斯韦速度分布律能量均分定理理想气体的熵学生掌握要点：1、掌握热力学量的统计表达式2、了解理想气体的物态方程3、掌握麦克斯韦速度分布律4、掌握能量均分定理5、了解理想气体的内能和热容量6、掌握理想气体的熵7、了解固体热容量的爱因斯坦理论第八章玻色统计和费米统计（10学时）主要内容：8.1热力学量的统计表达式*8.2弱简并理想玻色气体和费米气体8.3玻色—爱因斯坦凝聚8.4光子气体8.5金属中的自由电子气体习题（2学时）重点难点：热力学量的统计表达式玻色——爱因斯坦凝聚光子气体金属中的自由电子气体学生掌握要点：1、掌握热力学量的统计表达式2、了解玻色—爱因斯坦凝聚3、掌握光子气体的性质4、掌握金属中的自由电子气体的性质六、教材与教参（一）教材：汪志诚.热力学·统计物理(第四版).高等教育出版社，2008（二）教学参考书：1、马本堃等.热力学与统计物理学.高等教育出版社，20032、陈良恒.热力学与统计物理学.吉林大学出版社，20003、钟云霄.热力学与统计物理学.科学出版社，19984、王诚泰.统计物理学.清华大学出版社，19975、苏汝铿. 统计物理学. 高等教育出版社，2004。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《热力学与统计物理》教学大纲课程名称：《热力学与统计物理》英文名称：Thermodynamics and statistic p hysics课程性质：学科教育必修课课程编号：E121015所属院部：光电工程学院周学时：3学时总学时：45学时学分：3学分教学对象(本课程适合的专业和年级) ：物理学专业(本科)2012级学生预备知识：高等数学、概率统计、普物课程在教学计划中的地位作用：《热力学·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。
教学方法：以板书手段为主要形式的课堂教学。
在课堂教学中，教师应精心组织教学内容，注重发挥学生在教学活动中的主体作用和教师的主导作用，注重采用多种教学形式提高课程教学质量。
注意在学习中调动学生积极性和创造性，注重各种教学方法的灵活应用。
教学目标与要求：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同时注重对学生逻辑思维能力的培养，强调学生物理素养的生成和提高。
课程教材：汪志诚主编. 热力学统计物理（第四版）.北京：高等教育出版社，2010年参考书目：[1] 苏汝铿主编. 统计物理学. 上海：复旦大学出版社，2004年[2] 王竹溪主编. 热力学简程. 北京：高等教育出版社，1964[3] 王竹溪主编. 统计物理学导论. 北京：高等教育出版社，1956考核形式：考核方式为考试。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩不超过30％，期末成绩不少于70%。
编写日期：2012年5月制定课程内容及学时分配（含教学重点、难点）：本课程内容主要包括：热力学的基本规律麦克斯韦关系及其应用，气体的节流膨胀与绝热膨胀，基本热力学函数，特性函数，平衡辐射热力学，磁介质热力学等。
热动平衡判据，开放系的热力学基本方程，多元系的复相平衡和化学平衡,吉布斯相律热力学第三定律,粒子和系统运动状态的经典描述与量子描述，等几率原理，分布与微观状态，三种统计分布热力学量的统计表式，热力学量的统计表式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能,弱简并玻色气体和费米气体，光子气体，*玻色-爱因斯坦凝聚，金属自由电子气, ,相空间，刘维尔定理，微正则分布及其热力学公式，正则分布及其热力学公式等。
通过讲课、练习和实验，使学生达到各章中所提的基本要求，最终使学生掌握热力学与统计物理的基本理论和思想。
教学时数具体分配：教学内容讲授实验/实践合计第一章热力学的基本规律 4 4第二章均匀物质的热力学性质 6 6第三章单元系的相变 6 6第四章多元系的复相平衡和化学平衡 3 3第六章近独立粒子的最概然分布 6 6第七章波耳兹曼统计8 8第八章玻色统计和费米统计8 8第九章系综理论 2 2复习 2 2总计45 45讲授大纲与各章的基本要求：第一章热力学的基本规律本章介绍热力学系统基本规律，属复习章节教学内容：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.物态方程的表达式，并会学应用；5.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.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.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教学重点和难点：1.物态方程的三个系数的定义式，应用它们求解物态方程的方法2.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.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，其数学表达式4.二元函数、偏导数循环关系、倒数关系及全微分性质在热力学中应用考核要求：1.理解平衡态概念及其描述方法2.了解理想气体温标3.掌握物态方程的表达式，并会学应用4.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5.理解热力学基本方程的意义及应用6.了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）数学表达式学时数：4学时第二章均匀物质的热力学特性本章掌握对均匀物质系统热力学特性的求解教学内容：1.热力学函数（U、H、F、G等）的定义式、全微分表达式、偏导数公式及对应麦氏关系，学会应用表格的方法总结归纳2.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.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.用理论方法确定热力学函数的方法——特性函数法5.上述两种热力学理论方法在实际中的应用教学重点和难点：1.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.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.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.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考核要求：1.理解热力学函数（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2.掌握用实验方法和理论方法确定基本热力学函数（物态方程、内能U，熵S）3.了解偏导数变换（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），会用全微分条件得出各热力学量间的关系教学时数：6学时第三章单元系的相变本章主要介绍单元系的平衡判据和相变概念基本要求：1.热力学平衡判据的几种形式，如熵判据、自由能判据和吉布斯函数判据等；闭系热力学平衡条件的推导2.开系的热力学基本方程的数学表达式，并结合熵判据得出开系的热力学平衡条件3.从气-液-固相图理解单元系的复相平衡条件及其性质4.气-液两相转变的过程及其临界条件以及液滴的形成过程5.一级相变的特点和相变分类的方法；教学重点和难点：1.热力学平衡判据的几种形式，如熵判据、自由能判据和吉布斯函数判据等，学会用最基本的熵判据形式得出热力学平衡条件；2.从气-液-固相图理解单元系的复相平衡条件及其性质；3.一级相变的特点和相变分类的方法；考核要求：1.理解并掌握热力学平衡判据，用最基本的熵判据形式得出热力学平衡条件2.了解一级相变的特点和相变分类教学时数：6学时第四章多元系的复相平衡和化学平衡本章主要介绍多元复相系的平衡条件和化学平衡条件以及热力学第三定律教学内容：1.多元系的热力学函数和热力学方程的数学表达式；2.并掌握多元单相系的平衡条件和多元复相系的平衡条件；3.吉布斯相律及其应用；4.混合气体的性质及其理想气体的化学平衡条件；5.热力学第三定律的内容及其意义；教学重点和难点：1.多元系的热力学函数和热力学方程的数学表达式；2.吉布斯相律及其应用；3.热力学第三定律的意义及绝对熵的表达式考核要求：1.掌握多元系的热力学函数和热力学方程的数学表达式2掌握多元单相系的平衡条件和多元复相系的平衡条件3.掌握吉布斯相律及其应用4.理解理想气体的化学平衡条件5.了解热力学第三定律教学时数：3学时第六章近独立粒子的最概然分布本章主要介绍近独立粒子的微观状态数和最概然分布教学内容：1.经典粒子的经典描述和量子描述2.三种系统微观状态数的表达式的推导过程3.并掌握等概率原理的基本内容及其由概率法得到三种分布的方法4.并牢记宏观分布与微观状态数的区别于联系5.玻尔兹曼、玻色分布和费米分布的表达式及其相互之间转化的条件教学重点和难点：1.学会并掌握经典与量子描述方法；2.理解等概率的内容及其由概率法得到三种分布的方法；3.掌握三种分布的表达式及相互转换之间的关系；考核要求：1.理解并掌握三种系统微观状态数的求解2.掌握玻尔兹曼、玻色分布和费米分布的表达式及其相互之间转化教学时数：6学时第七章波尔兹曼统计本章主要介绍波尔兹曼系统统计表达式以及其应用教学内容：1.热力学量的统计表达式的推导过程2.配分函数在统计物理中作用及意义3.理想气体配分函数，用配分函数推导理想气体物态方程、速度分布律及能量均分定理，掌握相应的解题方法4.会应用理想气体内能和热容量的表达式和熵的表达式解题5.固体热容量的爱因斯坦理论的内容及其意义6.顺磁性固体及负温度状态的简单知识教学重点和难点：1.热力学的统计表达式2.理想气体物态方程的内容3.固体热容量的爱因斯坦理论的内容及其意义4.顺磁性固体、负温度状态的简单知识5.并掌握配分函数在统计物理中作用及意义考核要求：1.掌握波尔兹曼系统热力学量的统计表达式2.掌握麦克斯韦速度分布函数3.理解能量均分定理4.理解固体热容量的爱因斯坦理论教学时数：8学时第八章玻色和费米统计本章主要介绍玻色和费米系统统计表达式以及相应系统的特性教学内容：1.热力学量的统计表达式的推导过程2.并掌握巨配分函数在统计物理中作用及意义3.玻色─爱因斯坦凝聚现象和它与气—液凝聚的区别4.普朗克公式以及在不同频率区相应的两种表示形式，了解光子气体的能量密度5.利用平衡热辐射过程推导热辐射定律6.利用费米统计的相关特点讨论自由电子气的其它性质教学重点和难点：1.黑体辐射，光子气体的特性2.普朗克公式，光子气体的能量密度=0K时金属中自由电子气有关热力学量的计算4.费米能级的概念考核要点：1.掌握热力学量的统计表达式的推导过程2.了解玻色─爱因斯坦凝聚现象和它与气—液凝聚的区别3.理解光子气体的能量密度4.掌握平衡热辐射过程推导热辐射定律5.了解自由电子气的其它性质教学时数：8学时第九章系综理论本章主要介绍正则、微正则、巨正则分布在热力学中的应用教学内容：1.微正则分布的经典表达式、量子表达式和半经典表达式2.正则分布的推导过程及其物理意义和适用条件3.正则分布的热力学公式及简单应用教学重点和难点：1.相空间及刘维尔定理内容2.正则分布、微正则分布、巨正则分布的区别于联系3.三种分布在热力学中的应用考核要求：1.掌握相空间及刘维尔定理2.理解正则分布、微正则分布、巨正则分布在热力学中的应用教学时数：2学时补充说明：本课程前五章介绍了热力学基本理论定律和应用，从宏观角度对热力学系统进行了讨论。