热学教学大纲(最新修订)2016.6.29
传热学教学大纲
传热学教学大纲一、引言传热学是热力学的一个重要分支，主要研究热量如何从一个物体传输到另一个物体。
本教学大纲旨在提供一个全面而系统的传热学教学框架，以帮助学生深入理解传热学的基本概念、原理和应用。
二、课程目标1. 理解传热学的基本概念和主要原理；2. 掌握传热学中的数学模型和计算方法；3. 熟悉各种传热现象和传热机制；4. 进行传热问题的分析和解决。
三、教学内容1. 传热学基础1.1 热量和温度的基本概念1.2 物质的热力学性质1.3 传热学的研究对象和应用领域2. 热传导2.1 热传导的基本原理2.2 热传导的数学模型2.3 热传导的边界条件2.4 热传导的解析解和数值解3. 对流传热3.1 对流传热的基本原理3.2 流体力学基础知识回顾3.3 流体边界层和对流传热模型3.4 对流传热的换热器设计4. 辐射传热4.1 辐射传热的基本原理4.2 辐射传热的数学模型4.3 辐射传热的辐射性质4.4 实际问题中的辐射传热计算5. 传热器件与传热流程5.1 各种传热器件的原理和特点5.2 传热过程中的能量转换和效率分析5.3 传热流程的优化设计四、教学方法1. 教师讲授：通过讲解传热学的基本概念、原理和应用案例，帮助学生建立起系统的知识框架。
2. 实验教学：通过传热学实验，让学生亲身体验传热现象，并通过实验数据分析和报告撰写加深对传热学的理解。
3. 计算机模拟：利用传热学的数值模拟软件，引导学生进行传热计算和仿真实验，提高解决实际问题的能力。
五、评估方式1. 课堂小测：用于检验学生对基本概念和原理的掌握程度。
2. 实验报告：评估学生对实际传热问题的分析和解决能力。
3. 期末考试：综合评估学生对整个传热学课程的掌握情况。
六、参考教材1. 《传热学导论》李诗林主编，机械工业出版社，2018年版。
2. 《传热学教程》王海洋主编，高等教育出版社，2019年版。
3. 《传热原理与设计》郭光灿著，清华大学出版社，2020年版。
热学-兰州大学物理学院
热学课程教学大纲一、课程说明课程名称：热学所属专业：物理学专业本科学生课程性质：大类平台课程学分：3分主要先修课程和后续课程：（1）先修课程：高等数学，力学。
（2）后续课程：热力学与统计物理，电磁学，原子物理学，固体物理。
课程简介、目标与任务：“普通物理学”课程是理科物理类专业的重要基础课，由力学、热学电磁学、光学和原子物理学这五个部分组成。
各个部分单独设课，“热学”是其中继“力学”后的第二门课程。
“普通物理学”课程的“目的是使学生系统地了解和掌握物理学的基本概念、基本原理、基本知识、基本思想“和方法，以及它们的实验基础；了解物理学的发展方向及物理学与其它自然科学和社会科学等的关系；培养学生进一步学好物理学的兴趣，提高学生的自学能力、分析和解决问题的能力；逐步帮助学生建立科学的自然观、世界观和方法论。
”“热学”课程在物理类专业一年级第二学期开设。
通过“热学”课程的学习，使学生认识物质热运动形态的特点、规律和研究方法，深刻地理解热运动的本质，较为系统地掌握热力学、气体动理论和物性学的基础知识，能独立解决今后学习中遇到的一般热学问题，为进一步学习电磁学、原子物理学、理论物理热力学和统计物理等后续课程打下良好的基础。
教材：《热学》（第二版），李椿等编，高等教育出版社，2008主要参考书：1. 《热学》（第二版）习题分析与解答，宋峰常树人编，高等教育出版社，20102. 《热学》（第二版）常树人编，南开大学出版社，20092.《热学教程》，包科达编，科学出版社，20073. 《热学》（第二版），张玉民编，科学出版社，20064.《新概念物理教程·热学》（第二版），赵凯华等编，高等教育出版社，20055.《普通物理学教程·热学》（第二版），秦允豪编，高等教育出版社，20046. 《热学》（第二版），李洪芳编，高等教育出版社，2001二、课程内容与安排绪论(1学时)第一节热学研究的对象和方法第二节热学发展简述主要内容:热学研究的对象热现象热运动热力学统计物理学气体动理学理论物性学热学研究的方法宏观量微观量宏观量与微观量的关系热学发展简史热学常用物理量的符号热学常用物理量的单位基本物理常量基本物理常量的国际推荐值物理量的数量级物质世界的层次分子的典型数据热学课程的特点【掌握】：热学研究的对象热运动热学研究的方法宏观量微观量宏观量与微观量的关系热学课程的特点【了解】：热学发展简史热学常用物理量的符号热学常用物理量的单位物理量的数量级分子的典型数据物质世界的层次【难点】：深入理解热学是适用于宏观和微观的普适理论宏观理论和微观理论的本质关系第一章温度（5学时）第一节平衡态状态参量第二节温度第三节气体的物态方程主要内容：平衡态热动平衡对平衡态的描述力学平衡热学平衡化学平衡相变平衡状态参量几何参量力学参量化学参量电磁参量热接触热平衡热动平衡的条件热力学第零定律温度及温标建立温标的要素水的冰点水的汽点水的三相点经验温标华氏温标摄氏温标理想气体温标热力学温标国际实用温标ITS-90 温度计液体温度计定体气体温度计定压气体温度计物态方程气体物态方程玻意耳定律阿伏伽德罗定律理想气体物态方程普适气体常量阿伏伽德罗常量玻尔兹曼常量洛施密特常量道尔顿分压定律混合理想气体的物态方程分体积定律平均摩尔质量体积分数压强分数摩尔质量分数质量分数物质的量分数混合理想气体的密度非理想气体物态方程范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯气体昂内斯方程【重点掌握】：平衡态热动平衡热动平衡的条件热力学第零定律温度及温标的概念理想气体物态方程范德瓦耳斯方程【掌握】：对平衡态的描述力学平衡热学平衡化学平衡相变平衡状态参量几何参量力学参量化学参量热接触热平衡建立温标的要素水的冰点水的汽点水的三相点经验温标理想气体温标热力学温标玻意耳定律阿伏伽德罗定律普适气体常量阿伏伽德罗常量玻尔兹曼常量洛施密特常量道尔顿分压定律混合理想气体的物态方程【了解】：国际实用温标ITS-90华氏温标摄氏温标温度计液体温度计定体气体温度计定压气体温度计各种物态方程平均摩尔质量体积分数压强分数摩尔质量分数质量分数物质的量分数混合理想气体的密度非理想气体物态方程昂内斯方程【难点】：平衡态热动平衡温度及温标概念的建立物态方程的建立第二章气体分子动理论的基本概念（6学时）第一节物质的微观模型第二节理想气体的压强第三节温度的微观解释第四节分子力第五节范德瓦耳斯气体的压强主要内容：气体动理学理论的基本论点分子论点热运动论点分子力论点统计论点布朗运动的微观解释统计规律性与涨落现象偶然性与必然性的关系统计性假设平均值加权平均统计平均理想气体的微观模型理想气体压强公式的推导气体压强的微观解释用不同的简化模型推导理想气体压强公式理想气体分子平均平动动能与热力学温度的关系温度的微观解释对理想气体定律的推证阿伏伽德罗定律道尔顿分压定律分子间力伦纳德－琼斯模型短程力分子间力势能常用分子间力势能模型微观粒子的弹性碰撞模型分子有效直径分子直径与热力学温度的关系分子间力的平衡距离分子间斥力的有效作用距离分子间引力的有效作用距离分子间力的典型数据分子体积引起的修正分子间引力所引起的修正范德瓦耳斯常量b 范德瓦耳斯常量a范德瓦耳斯气体的压强范德瓦耳斯气体的压强与理想气体的压强范德瓦耳斯方程的适用范围范德瓦耳斯气体的摩尔体积【重点掌握】：气体动理学理论的基本论点理想气体的微观模型气体压强的微观解释温度的微观解释【掌握】：理想气体压强公式的推导用不同的简化模型推导理想气体压强公式理想气体分子平均平动动能与热力学温度的关系对理想气体定律的推证常用分子间力势能模型微观粒子的弹性碰撞模型分子有效直径的概念分子体积引起的修正分子间引力所引起的修正范德瓦耳斯气体的压强【了解】：布朗运动的微观解释分子间力来源分子直径与热力学温度的关系分子间力的平衡距离分子间斥力的有效作用距离分子间引力的有效作用距离分子间力的典型数据范德瓦耳斯常量b范德瓦耳斯常量a范德瓦耳斯方程的适用范围【一般了解】：偶然性与必然性的关系统计性假设算术平均几何平均加权平均统计平均范德瓦耳斯气体的压强与理想气体的压强用迭代法计算范德瓦耳斯气体的摩尔体积【难点】：各种简化模型的建立方式物体内分子之间的相互作用和分子的热运动决定其宏观性质理想气体压强公式的推导宏观量的微观本质第三章气体分子热运动速率和能量的统计分布（11学时）第一节气体分子的速率分布率第二节用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布律第三节玻尔兹曼分布律重力场中微粒按高度的分布第四节能量按自由度均分定理主要内容：分布函数速率分布函数速率分布函数的归一化条件麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布曲线的特征麦克斯韦速率分布律的适用范围随机事件概率概率加法定理概率乘法定理概率分布函数气体分子的最概然速率麦克斯韦速率分布函数的约化形式用麦克斯韦速率分布函数求平均值气体分子的平均速率和方均速率用麦克斯韦速率分布函数求分子数误差函数的计算气体分子速率其他特征速率麦克斯韦速度分布律麦克斯韦速度分布曲线的特征麦克斯韦速度分布函数的约化形式速度空间麦克斯韦速度分布函数与麦克斯韦速率分布函数的关系麦克斯韦速度分布函数的定义域气体分子速度分量的最概然值、平均值和方均根值分子通量公式泻流分子束泻流存在的条件麦克斯韦发射分布麦克斯韦发射分布的约化形式麦克斯韦速率分布律的实验验证密勒和库士实验葛正权实验等温大气等温气压公式气压计和高度计玻尔兹曼分布律重力场中微拉按高度的分布阿伏伽德罗常量的测定大气标高大气粒子总数大气的温度结构标准大气负绝对温度自由度分子运动的自由度分子的平动自由度分子的转动自由度分子的振动自由度刚性分子和非刚性分子的自由度线形分子和非线形分子的自由度能量均分定理理想气体的内能理想气体热容的经典理论能量均分定理的应用限度量子理论对气体热容量的解释【重点掌握】：麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速度分布律玻尔兹曼分布律能量均分定理【掌握】：麦克斯韦速率分布曲线的特征麦克斯韦速率分布律的适用范围气体分子的最概然速率用麦克斯韦速率分布函数求平均值、气体分子的平均速率和方均速率用麦克斯韦速率分布函数求分子数麦克斯韦速度分布曲线的特征分子通量公式等温大气等温气压公式重力场中微拉按高度的分布分子运动的自由度理想气体的内能理想气体热容的经典理论【了解】：分布函数随机事件概率概率加法定理概率乘法定理气体分子特征速率的量纲分析麦克斯韦速率分布函数的约化形式麦克斯韦发射分布麦克斯韦速率分布律的实验验证密勒和库士实验葛正权实验大气标高能量均分定理的应用限度量子理论对气体热容量的解释【一般了解】：误差函数的计算麦克斯韦发射分布的约化形式阿伏伽德罗常量的测定大气粒子总数大气总质量大气的温度结构大气的均质层标准大气负绝对温度【难点】：速率分布函数及分布函数的统计意义麦克斯韦速率及速度分布律函数的统计意义及应用玻尔兹曼分布律的统计意义及应用第四章气体内的输运过程（5学时）第一节气体分子的平均自由程第二节输运过程的宏观规律第三节输运过程的微观规律主要内容：气体分子的碰撞频率气体分子的碰撞截面气体分子的平均自由程气体分子的平均相对速率与平均速率的关系分子的自由程分布函数穿过指定截面的分子的平均自由程分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离黏性现象牛顿黏性定律黏度系数黏性现象的微观解释热传导现象傅里叶定律热导率热传导现象的微观解释热传导与电传导扩散现象菲克定律扩散系数扩散现象的微观解释黏度系数、热导率、扩散系数与压强的关系黏度系数、热导率、扩散系数与温度的关系黏度系数、热导率、扩散系数彼此之间的关系黏度系数、热导率、扩散系数的数量级低压下气体的黏性现象低压下气体的热传导现象容器对其内的低压气体分子的碰撞频率和平均自由程的限定估算分子有效直径的方法的比较分子热运动的典型数据【重点掌握】：气体分子的碰撞频率气体分子的碰撞截面气体分子的平均自由程黏性现象热传导现象扩散现象【掌握】：牛顿黏性定律及其微观解释傅里叶定律及其微观解释菲克定律及其微观解释低压下气体的黏性现象低压下气体的热传导现象容器对其内的低压气体分子的碰撞频率和平均自由程的限定【了解】：黏度系数、热导率、扩散系数与压强、温度的理论和实验比较黏度系数、热导率、扩散系数彼此之间的关系黏度系数、热导率、扩散系数的数量级估算分子有效直径的方法的比较分子热运动的典型数据【一般了解】：穿过指定截面的分子的平均自由程分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离的概念【难点】：气体分子的碰撞频率、气体分子的碰撞截面、气体分子的平均自由程的概念的建立分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离第五章热力学第一定律（10学时）第一节热力学过程第二节功第三节热量第四节热力学第一定律第五节热容焓第六节气体的内能焦耳-汤姆孙实验第七节热力学第一定律对理想气体的应用第八节循环过程和卡诺循环主要内容：热力学过程准静态过程非静态过程作功体积功作功的计算过程曲线示功图广义坐标广义位移广义力广义功绝热过程绝热功内能热量传热传热的计算热容量比热容摩尔热容焓作功与传热都是过程量作功与传热的等当性热力学第一定律能量守恒定律第一类永动机符号规定焦耳实验绝热自由膨胀过程等内能过程理想气体的内能焦耳－汤姆孙实验绝热节流膨胀过程等焓过程焦耳－汤姆孙效应焦耳－汤姆孙系数理想气体的焓反转温度理想气体的宏观定义迈耶关系热功当量的测定热力学第一定律对理想气体的应用等体过程等压过程等温过程绝热过程多方过程等热容过程直线过程理想气体绝热过程方程泊松公式循环热机的工作原理正循环的效率制冷机与热泵的工作原理逆循环的制冷系数符号规定卡诺热机卡诺循环理想气体卡诺循环的效率理想气体逆向卡诺循环的制冷系数奥托循环狄塞尔循环斯特林循环回热式循环热机与热泵的组合应用【重点掌握】：热力学过程准静态过程作功体积功作功的计算绝热功内能热量热容量比热容摩尔热容焓理想气体的宏观定义迈耶关系热力学第一定律对理想气体的应用循环热机的工作原理正循环的效率逆循环的制冷系数【掌握】：理想气体的内能理想气体绝热过程方程泊松公式【难点】：绝热过程多方过程第六章热力学第二定律（6学时）第一节热力学第二定律第二节热现象过程的不可逆性第三节热力学第二定律的统计意义第四节卡诺定理第五节热力学温标第六节应用卡诺定理的例子主要内容：热力学第二定律开尔文表述克劳修斯表述第二类永动机热力学第二定律的适用范围热力学第二定律两种表述的等效性可逆过程不可逆过程各种不可逆过程互相关联热力学第二定律的实质论证过程的不可逆性的方法不可逆过程的特点孤立系统宏观状态和微观状态气体自由膨胀的不可逆性热力学第二定律的统计意义卡诺定理可逆卡诺循环的效率不可逆卡诺循环的效率对于制冷机类似卡诺定理的结论卡诺定理的推广任意正循环的效率卡诺定理的应用热力学温标的引入热力学温标与理想气体温标和摄氏温标的关系内能随体积的改变与物态方程的关系定压摩尔热容与定体摩尔热容的关系【重点掌握】：热力学第二定律开尔文表述克劳修斯表述热力学第二定律两种表述的等效性可逆过程不可逆过程热力学第二定律的实质卡诺定理【掌握】：孤立系统宏观状态和微观状态气体自由膨胀的不可逆性热力学第二定律的统计意义【难点】：论证过程的不可逆性的方法不可逆过程的特点第七章固体（1学时）第一节晶体第二节晶体中粒子的结合力和结合能第三节晶体中粒子的热运动主要内容：物质的聚集态凝聚体固体液体气体晶体与非晶体单晶体和多晶体长程有序晶体中粒子的结合力晶体弹性的微观解释晶体中粒子的热运动热振动杜隆－珀蒂定律晶体热膨胀的微观解释晶体线膨胀率的计算非晶态固体过冷液体短程有序【重点掌握】：晶体中粒子的热运动热振动杜隆－珀蒂定律【掌握】：晶体与非晶体单晶体和多晶体晶体中粒子的结合力晶体弹性的微观解释晶体热膨胀的微观解释第八章液体（4学时）第一节液体的微观结构液晶第二节液体的彻体性质第三节液体的表面性质主要内容：液体与晶体和气体的比较液体的宏观特征液体的微观结构定居时间液体各向同性液晶外界因素对液晶的影响显示技术液体的表面性质表面张力表面层表面张力的微观解释表面张力系数影响表面张力系数的因素表面活性物质球形液面下的附加压强拉普拉斯公式柱形液面下的附加压强马鞍形液面下的附加压强接触角润湿和不润湿附着层附着力和内聚力润湿和不润湿的微观解释毛细现象毛细管【重点掌握】：液体的表面性质表面张力表面层表面张力的微观解释表面张力系数球形液面下的附加压强接触角毛细现象【掌握】：润湿和不润湿附着层附着力和内聚力润湿和不润湿的微观解释第九章相变（5学时）第一节单元系一级相变的普遍特征第二节气液相变第三节克拉珀龙方程第五节范德瓦耳斯等温线对比物态方程第六节固液相变第七节固气相变三相图主要内容：元单元系二元系多元系相相变一级相变单元系一级相变相变中体积的改变相变潜热内潜热和外潜热汽化蒸发气液等温相变饱和蒸气与液体平衡汽化曲线相平衡曲线饱和蒸气压影响饱和蒸气压的因素饱和蒸气压与液面曲率的关系凝结过冷蒸气亚稳态凝结核云雾的形成云室沸腾沸腾的条件过热液体亚稳态汽化核泡室暴沸临界等温线临界点临界态临界参量临界温度临界压强临界摩尔体积克劳修斯—克拉珀龙方程沸点与压强的关系正常沸点高压锅蒸气压方程由蒸气压方程求潜热沸点与海拔高度的关系兰州市区水的沸点熔点与压强的关系正常熔点范德瓦耳斯等温线亚稳平衡范德瓦耳斯气体的临界参量临界系数由临界参量确定范德瓦耳斯常量对应态对应态定律熔化凝固熔化曲线凝固时体积的改变升华凝华升华曲线升华与蒸发升华热与汽化热和熔化热的关系三相点相图三相图【重点掌握】：单元系一级相变相变中体积的改变相变潜热克劳修斯—克拉珀龙方程【掌握】：气液等温相变饱和蒸气与液体平衡汽化曲线相平衡曲线【难点】：临界等温线临界点临界态临界参量范德瓦耳斯等温线亚稳平衡制定人：蔡让岐毛延哲审定人：批准人：日期：。
《热工学》课程简介和教学大纲
《热工学》课程简介课程编号：04054001课程名称：热工学/ Pyrology学分：3学时：48（实验：6 上机：0 课外实践：0）适用专业：安全工程建议修读学期：5开课单位：建筑工程学院安全科学与工程系先修课程：高等数学、大学物理考核方式与成绩评定标准：闭卷。
卷面分70%，平时分20%，实验成绩10%教材与主要参考书目：1. 教材：《热工学》（第三版）陈黟、吴味隆等编著，高等教育出版社，20042．参考书：《工程热力学》，严家祺编，高等教育出版社《传热学》，杨世铭、陶文铨编，高等教育出版社内容概述：中文：本门课程主要讲述了工程热力学和传热学的基本概念、基本定律，水蒸汽及湿空气的热力性质，导热、对流、辐射三种热传递方式的原理与计算，换热器的热力计算等。
通过本门课的学习，了解热力系统的状态、能量传递和迁移的多少、系统的变化方向与性能的好坏以及在温差作用下热量传递规律，为之后的专业课学习打好基础。
英文：The cour se of pyrology contains two major parts: engineering thermodynamics and heat transfer. We will study the basic concepts, fundamental laws, thermal properties of water vapor and wet air, three types of thermal transmission’s principle and calculation, thermodynamic calculation of heat exchanger and so on. With the learning of that course, we could grasp the states of thermodynamic system, the quantity of energy transfer, direction and performance of system’s change, and laws of heat transfer under action of temperature difference, which will base for the subsequent cour ses.《热工学》教学大纲课程编号：04054001课程名称：热工学/ Pyrology学分:3学时：48（实验：6 上机：0 课外实践：0）适用专业：安全工程建议修读学期：4开课单位：建筑工程学院安全科学与工程系先修课程：高等数学、大学物理一、课程性质、目的与任务热工学由工程热力学和传热学两部分内容组成、是安全工程专业的专业基础课，不仅为学生学习有关的专业课程提供基础理论知识，也可为从事通风与安全等专业及其它非动力类专业的工程技术人员打下必要的坚实基础。
传热学教学大纲
传热学课程教学大纲、基本情况(5) 了解导热问题数值解法的指导思想，掌握有限差分法的基本原理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法。
(6) 掌握对流换热的基本计算公式：牛顿冷却公式，了解对流换热的影响因素及流换热的求解方法。
(7) 掌握对流换热的数学描述、边界层理论的主要内容及其对求解对流换热问题的作用与边界层微分方程，了解外掠平板层流换热分析求解方法，掌握对流换热特征数表达式及其物理意义。
(8) 掌握相似原理的主要内容及相似原理指导下的实验研究方法、会利用有关实验关联式计算单相流体内部流动及外部流动强迫对流换热，掌握自然对流换热的特点、数学描述，会利用有关实验关联式计算自然对流换热冋题。
(9) 了解凝结换热现象的特点，掌握膜状凝结换热的分析求解方法，了解影响膜状凝结换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算凝结换热问题；了解沸腾换热现象的特点、沸腾换热的机理及影响沸腾换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算沸腾换热问题。
(10) 掌握热辐射的基本概念、黑体辐射的基本定律、实际物体的辐射特性及基尔霍夫定律。
(11) 掌握角系数的定义及计算方法，掌握黑体和灰体表面组成的封闭空腔内辐射换热的计算方法，辐射换热的强化与削弱方法。
(12) 了解体辐射的特点、气体与包壳间辐射换热的计算方法、太阳辐射的特点。
(13) 掌握肋壁传热的计算方法，了解传热的强化与削弱方法。
(14) 了解换热器的类型与构造，掌握换热器热计算的对数平均温差法和效能-传热单元数法。
(15) 通过自学与调研熟悉了解有关太阳能利用、热管工作原理及其应用、传质过程以及传热学在现代科学技术领域中的应用等几个传热学专题七、教学日历（授课内容详细至二级标题，实验课、讨论课写出题目或主题）八、实验：4个实验（1）圆球法测量材料导热系数实验；（2）非稳态平面热源法测量材料的导热系数与导温系数实验;（3）强制对流换热与自然对流换热实验；（4）固体表面黑度的测量实验。
《传热学》教学大纲【可修改文字】
可编辑修改精选全文完整版《传热学》课程教学大纲一、课程名称：传热学/ Heat Transfer二、课程编号：0300302三、学分学时：3学分/48学时四、使用教材：《传热学》（第4版）杨世铭、陶文铨编，高等教育出版社，2014年12月五、课程属性：专业基础课/必修六、教学对象：新能源科学与工程专业七、开课单位：机械工程学院八、先修课程：高等数学、大学物理、流体力学九、教学目标：1、掌握传热学的基本概念、基本理论和基本计算方法，2、培养和建立学生的工程观点和理论联系实际解决工程实际问题的初步能力，并为学习后续的专业课程提供必要的理论基础支撑。
十、课程要求：通过本课程的学习，学生需掌握热量传递的三种基本方式及综合传热过程所遵循的基本规律，学会对传热过程进行分析处理和计算的基本方法，能运用这些规律提出增强传热、提高热经济性和削弱传热减少热损失的途径，具备分析工程传热问题的能力，并基本掌握换热设备的两种基本计算方法；结合热工实验课，使学生掌握一定的传热实验的技能。
主要以课堂讲授为主，充分采用多媒体教学。
十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成（理论教学48学时）第一章绪论（2学时）知识要点：传热学的研究对象及其在工程技术中应用；热量传递的基本方式；导热、对流和辐射，传热过程及热阻重点难点：热量传递的三种基本方式，传热过程与传热系数教学方法：课堂讲授、讨论第二章稳态热传导（6学时）知识要点：温度场、等温面、等温线，温度梯度及傅立叶定律，导热系数，各向同性、具有内热源的导热微分方程及导热过程单值性条件的确定；通过单层、多层和复合平壁的稳态导热，通过单层和多层圆筒壁的稳态导热，通过肋壁的稳态导热，具有变导热系数的单层平壁导热问题的处理方法，肋效率、等截面直肋和环肋的工程计算，接触热阻及形状系数。
重点难点：傅立叶定律，导热微分方程及其单值性条件；能够依据直角坐标系下导热微分方程和导热过程单值性条件对常物性、无内热源、简单几何形状的物体的一维稳态导热问题进行分析计算教学方法：课堂讲授、讨论第三章非稳态导热（4学时）知识要点：非稳态导热过程特点，一维非稳态导热问题分析解及其讨论，诺模图，简单几何形状一维、二维和三维非稳态导热的计算，周期性变化边界条件和常热流通量边界条件下半无限大物体非稳态导热。
高中物理复习《热学》提纲 新人教版选修选修3-3、3-4
选修3-3《热学》一、知识网络分子直径数量级物质是由大量分子组成的 阿伏加德罗常数油膜法测分子直径分子动理论 分子永不停息地做无规则运动 扩散现象 布朗运动 分子间存在相互作用力，分子力的F －r 曲线 分子的动能；与物体动能的区别 物体的内能 分子的势能；分子力做功与分子势能变化的关系；EP －r 曲线 物体的内能；影响因素；与机械能的区别 单晶体——各向异性（热、光、电等）晶体 多晶体——各向同性（热、光、电等） 有固定的熔、沸点 非晶体——各向同性（热、光、电等）没有固定的熔、沸点浸润与不浸润现象——毛细现象——举例饱和汽与饱和汽压液晶 体积V 气体体积与气体分子体积的关系温度T （或t ） 热力学温标气体 微观解释压强的微观解释压强P 影响压强的因素求气体压强的方法改变内能的物理过程 做功 ——内能与其他形式能的相互转化热传递——物体间（物体各部分间）内能的转移 热力学第一定律能量转化与守恒 能量守恒定律热力学第二定律（两种表述）——熵——熵增加原理能源与环境 常规能源．煤、石油、天然气 新能源．风能、水能、太阳能、核能、地热能、海洋能等二、考点解析考点66 物体是由大量分子组成的 阿伏罗德罗常数 要求：Ⅰ 阿伏加德罗常数（NA ＝6.02×1023mol －1）是联系微观量与宏观量的桥梁。
注意两个要求：①两个量中必须一个为宏观量，另一个为微观量②宏观量与微观量必须是同一物理量，如同为质量、同为体积（直径）等设分子体积V0、分子直径d 、分子质量m ；宏观量为．物质体积V 、摩尔体积V1、物质质量M 、摩尔质量μ、物质密度ρ。
分 子 动 理 论 热力 学 固体 热力学定律 液体（1）分子质量：A A ==N V N m ρμ（2）分子体积：A A 10PN N V V μ＝＝ （对气体，V0应为气体分子占据的空间大小）（3）分子直径：○1球体模型．V d N =)2(343A π 303A 6=6=ππV N V d （固体、液体一般用此模型） ○2立方体模型．30=V d （气体一般用此模型） （对气体，d 应理解为相邻分子间的平均距离）（4）分子的数量：A 1A 1A A ====N V V N V M N V N Mn ρμρμ固体、液体分子可估算分子质量、大小(认为分子一个挨一个紧密排列)；气体分子不可估算大小，只能估算气体分子所占空间、分子质量。
传热学课程教学大纲
传热学课程教学大纲一、引言传热学是热力学的一个重要分支，它研究热量在物质之间传递的规律和方法。
本课程旨在通过深入的理论学习和实验实践，使学生掌握传热学的基本原理和方法，并培养学生分析和解决传热问题的能力。
二、课程目标1. 理解传热学的基本概念和原理；2. 熟悉几种常见的传热模式和传热方式；3. 掌握传热计算的基本方法和步骤；4. 能够分析和解决传热学中的实际问题；5. 培养学生在实验中观察、分析、设计和总结的能力。
三、教学内容1. 传热学基本概念- 传热学的定义和发展历程；- 传热学与热力学、流体力学的关系；- 传热学中的重要概念和基本假设。
2. 传热模式和传热方式- 热传导、对流传热和辐射传热的基本概念和特点；- 传热方式的分类及其特点；- 不同传热方式的应用和实际例子。
3. 传热计算方法- 热传导计算方法：一维热传导方程、对流换热方程、辐射换热方程；- 对流换热计算方法：强迫对流传热、自然对流传热的计算方法；- 辐射换热计算方法：黑体辐射、实物辐射的计算方法。
4. 传热过程分析- 传热过程的热阻和热导率分析；- 热传导问题的一维和二维稳态解法；- 管壳式换热器的换热分析。
5. 传热实验- 传热实验基本原理和实验设计；- 测量传热系数和传热机制的实验方法；- 实验数据处理和结果分析。
四、教学方法1. 理论讲授：通过课堂教学的方式，讲解传热学的基本概念、原理和计算方法；2. 实验实践：设计一系列的传热实验，使学生能够通过实际操作，了解传热学的基本知识和实验技能；3. 讨论与互动：组织学生进行课堂讨论、小组讨论和案例分析，促进学生的思维活跃和合作交流；4. 作业和测验：布置传热学相关的作业和测验，检验学生对教学内容的理解和掌握程度。
五、考核方式1. 平时表现：包括参与课堂讨论、课堂作业和实验报告等；2. 期中考试：对学生对传热学基本概念和计算方法的理解和掌握程度进行考核；3. 期末考试：综合考核学生对传热学理论和实验技能的综合应用能力。
《传热学》课程教学大纲
《传热学》课程教学大纲课程名称：传热学英文名称：Heat Transfer课程编码：CJX0120课程学时：56学分：3.5适用对象：机械系能动和建环专业先修课程：高等数学，物理，流体力学使用教材：戴锅生编，《传热学》，第二版，北京：高等教育出版社，1999主要参考书：[1]杨世铭、陶文铨主编，《传热学》，第四版，北京：高等教育出版社，2006[2]傅秦生主编，《热工基础与应用》，第三版，北京：机械工业出版社，2015一、课程性质、目的和任务传热学是研究热量传递规律及其应用，以提高热能利用经济性的一门学科。
传热学是我院机械系能动和建环专业的一门必修的主干专业基础课程。
本课程不仅为学生学习有关的专业课程提供基本的理论知识，而且也为学生以后从事热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计和开发研究等方面的工作打下必要的基础。
通过本课程的学习1. 应使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力；2. 掌握计算工程传热问题的基本方法，并具有相应的计算（包括理论分析和数值计算）能力。
二、教学基本要求要求学生熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的物理概念、特点和基本规律，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题。
掌握计算各类热量传递过程的基本方法，能对典型的工程传热问题进行计算，能对间壁式换热器进行热设计。
掌握强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施。
三、课程内容第一章绪论了解传热学与工程热力学在研究内容和方法上的区别，掌握传热学的研究对象、任务、方法及其在工程中的应用。
作为一门研究热量传递基本规律及其应用的技术基础课，学习目的在于掌握一般工程技术中热量传递的基本规律和处理传热问题的基本方法，以提高热能直接利用的经济性；能够应用这些知识来解决遇到的实际问题；并为学习有关的工程技术课程提供必要的理论基础。
掌握热量传递的基本方式：导热、对流和热辐射的概念和所传递热量的基本计算公式。
(2024年)热学ppt课件共21文档
解释热电联产技术的基本原理，即同时产生热能和电能的过程。
2024/3/26
热电联产系统类型
介绍不同类型的热电联产系统，如燃气轮机热电联产、内燃机热电 联产等。
应用前景
分析热电联产技术的应用前景，如在分布式能源、工业余热利用等 领域的应用潜力。
27
热学实验方法与技
06
巧
2024/3/26
热力学循环与效率
04
计算
2024/3/26
18
卡诺循环原理及效率计算
卡诺循环基本原理
由两个等温过程和两个 绝热过程组成的可逆循 环。
2024/3/26
效率计算公式
η=1-T2/T1，其中T1和 T2分别为高温热源和低 温热源的温度。
应用实例
热机、制冷机等热力学 系统的理想循环。
19
斯特林循环特点及应用
2024/3/26
12
物质热性质与变化
03
规律
2024/3/26
13
物质比热容及其影响因素
1 2
比热容定义
单位质量物质升高或降低1℃所吸收或放出的热 量。
影响因素
物质种类、状态、温度等。
3
比热容与物质结构的关系
物质分子结构和化学键类型对比热容有影响。
2024/3/26
14
相变潜热和汽化潜热概念
稳态法测导热系数、非稳态 法测导热系数
2024/3/26
30
物质热性质测定实验方法
热性质参数
比热容、热导率、热扩散率等
测量方法
量热器法、激光闪射法、热线法 等
数据处理与误差分
析
线性拟合、非线性拟合、误差传 递等
2024/3/26
高等传热学教学大纲
高等传热学教学大纲课程编号: 13603 学分: 2~3课程名称: 高等传热学英文译名: Advanced Heat Transfer开课学期: 秋季总学时: 34~51开课单位: 机械与能源工程学院热工教研室先修课程: 传热学本教学大纲适用于能源动力与工程热物理类专业的硕士研究生，作为硕士学位的学位课程。
授课课时每周2—3个学时，共16～18周。
课程内容与基本要求:本课程以大学本科传热学为起点, 针对传热的三种基本方式: 导热、对流、辐射, 深入论述传热学的基本理论, 同时加强物理概念的阐述, 拓宽解决问题的思路和方法, 增加总体深度和广度, 以适应动力工程和工程热物理专业研究生培养的需要。
教学内容分成导热、对流和辐射三部分。
第一部分导热。
要求掌握FOURIER定律矢量形式的意义，适用条件。
掌握考虑温度传递时FOURIER定律的修正方法及适用条件，它与FOURIER定律的关系，了解物质驰豫时间的物理意义。
掌握不同正交坐标系下导热微分方程的的表达式，各种边界条件的物理意义，了解线性和非线性边界条件的区别和对解的影响。
掌握目前求解导热问题的各种思路和方法并了解它们的优缺点。
掌握导热系数张量的物理意义。
了解各种物质形态的导热机理及对导热系数和导温系数的影响。
能解释温度对不同物体导热系数的影响机理。
掌握保温材料及非均质材料的保温原理和导热机理，当量导热系数的概念和影响因素。
掌握一维肋片的传热计算（对称肋的导热微分方程通式及若干分析解法），使用肋片的条件。
Schmidit 肋优化理论。
了解最佳肋片形状和最佳肋片结构。
了解现代优化理论在传热学中的应用。
掌握稳态导热中无内热源导热的热阻分析法，一维无内热源导热的通式及变导热系数的分析（基尔霍夫函数法），一维有内热源导热的通式及分析。
了解非稳态问题的薄壁系统与厚壁系统。
掌握适用薄壁系统的各种判据及特点。
了解不同加热热源的薄壁系统分析解，掌握周期流体温度、等速升温流体温度的薄壁系统导热模型及解的特征（延迟性、衰减性与系统时间常数的数学关系）。
《热学》教学大纲
《热学》课程教学大纲一、课程基本信息英文名称 Thermal Physics 课程代码 PHYS1002课程性质 专业必修课程 授课对象 物理学学 分 3学分 学 时 54学时主讲教师 修订日期 2021年9月指定教材 李椿等，热学（第3版）[M]， 北京：高等教育出版社，2015.二、课程目标（一）总体目标：让学生了解热力学和统计物理学的基本知识和基本概念，掌握由宏观的热力学定律和从物质的微观结构出发来研究宏观物体的热的性质的研究方法，了解宏观可测量量与微观量的关系以及如何把宏观规律与微观解释相联系的方法。
在教学中通过对热学相关问题的深入讨论、物理前沿课题、新技术应用的教学和讨论，强化学生对热学基本概念和基本原理的理解，使学生体会物理学思想及科学方法，更好地理解科学本质，形成辩证唯物主义世界观和科学的时空观，培养学生科学思维能力，分析问题和解决问题能力。
（二）课程目标：课程目标1：通过系统的学习热学的基本规律，让学生掌握物体内部热学的普遍规律，以及热运动对物体性质的影响。
课程目标2：体会该课程理论体系建立过程中的物理思想方法，培养学生模型建构、分析与综合、推理类比等科学思维方法，掌握研究宏观物体热性质的宏观描述方法(热力学)和微观描述方法(统计物理学)，为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。
课程目标3：应用热学理论分析讨论固、液、气相变中的问题，适当介绍一些与本课程相关的前沿课题，培养学生科学探究能力。
课程目标4：通过学习和了解热学发展史、重大科学事件和物理学家故事等，体会物理学家的物理思想和科学精神，培养学生的爱国热情，探索未知、追求真理、永攀高峰的责任感和使命感。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求（及对应关系说明）课程目标1 第一章 温度第二章 气体分子动理论的基本概念第三章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律第四章 气体内的输运过程第五章 热力学第一定律第六章 热力学第二定律第八章 液体第九章 相变7-2具有终身学习的意识，了解物理学前沿和物理教学领域及国际发展动态。
《供热工程》教学大纲
随着现代技术和经济的发展，以及节能减排的迫切要求，供热工程已成为热能工程中的一 个重要组成部分，日益受到重视和得到发展。
本课程为专业教育选修课，以工程热力学、传热学、流体力学等多门学科为基础，介绍 供暖系统的设计热负荷；供暖系统的散热设备；热水供暖系统；蒸汽供热系统；室内热水供 暖系统的水力计算；集中供热系统及供热调节；热水网路的水力计算和水压图；水力工况。
七、本课程与其它课程的联系与分工
本课程是建筑环境与设备工程专业的专业选修课，以工程热力学、传热学、流体力学等 多门学科为基础。通过本门课程的学习，学生应会分析和改善建筑供暖的设计方法，为后续 的课程设计和毕业设计提供扎实的理论基础。
序 号
实验项目名称
实验项目一览表 内容提要
学 实验 实验 每组 时 类型 要求 人数
1 供暖系统演示实 演示自然循环系统、机械循环系统； 2 验证 必 五 人
验
演示系统的充水与排气。
型选
2 散热器热工性能 计算并分析散热器的散热量与热媒 2 验证 必 五 人
实验
体流量与温差的关系；测定散热器
型选
的传热系数。
- 184 -
设计热负荷计算的特；散热器的性能及选用要求；散热器的计算；钢制辐射板；
暖风机。 学习要求：了解散热设备的传热方式；掌握散热器的性能及计算；熟悉暖风机的选型计算。 第三章 热水供暖系统（4 学时） 主要内容：重力（自然）循环热水供暖系统；机械循环热水供暖系统；高层建筑热水供暖系
总评成绩：出勤占 20%、平时表现占 10%、闭卷考试占 70%。
六、参考教材和阅读书目
参考教材： 贺平，孙刚编著，《供热工程》，北京：中国建筑工业出版社，1993 年 11 月第 3 版。 阅读书目： 1.陆耀庆主编，《实用供热空调设计手册》，北京：中国建筑工业出版社，1993 年 6 月
热学教学大纲
《热学》教学大纲课程类别：专业基础课程性质：必修英文名称：Thermal Physics总学时：48 讲授学时：48 实验（上机、设计、实训、见习等）学时：0 学分：3先修课程：力学、高等数学适用专业：物理学开课单位：物理科学与技术学院一、课程简介本课程为物理学专业一门专业基础课程，通过学习本课程，使学生掌握基本的与热相关的理论，主要包括宏观的热力学基础知识和微观的物质热运动的分子物理学。
内容包括热力学第一、第二定律，速度分布率，输运理论基础。
为进一步学习电磁学、原子物理学和热力学与统计物理学打下良好基础。
二、教学内容及基本要求第一章：绪论（1 学时）教学内容：1热学研究的对象和方法2热学发展简述教学要求：了解热学发展史。
授课方式：讲授+自学第二章：温度（4 学时）教学内容：1平衡态2温度3气体的物态方程教学要求：1了解热学的研究对象和研究方法；2掌握平衡态的概念，明确热力学平衡与机械平衡的区别与联系；3掌握温度的宏观含义、理想气体温标，理解经验温标对测温物质及其物理属性的依赖性；4掌握理想气体状态方程及其应用授课方式：讲授第三章：气体分子动理论的基本概念（7 学时）教学内容：1物质的微观模型2理想气体的压强3温度的微观解释4分子力5范德瓦耳斯气体的压强教学要求：1了解物质的分子结构模型2掌握理想气体及其压强的实质3掌握温度的微观实质及其对理想气体定律的推论4理解分子力的简化模型、分子力曲线及势能曲线5掌握范德瓦耳斯方程授课方式：讲授+演示第四章：气体分子热运动速率和能量的统计分布律（6 学时）教学内容：1气体分子的速率分布律2用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布律3玻尔兹曼分布律重力场中微粒按高度的分布4能量按自由度均分定理教学要求：1掌握麦克斯韦速率分布律2了解气体分子速率分布律的实验验证3掌握波尔兹曼分布律4掌握能量按自由度均分定理5掌握气体内能的微观意义授课方式：讲授+演示第五章：气体内的输运过程（5 学时）教学内容：1气体分子的平均自由程2输运过程的宏观规律3输运过程的微观解释教学要求：1掌握气体分子的碰撞频率与平均自由程的概念2了解输运过程的宏观规律3掌握输运过程的微观规律授课方式：讲授+演示第六章：热力学第一定律（12 学时）教学内容：1热力学过程2功3热量4热力学第一定律5热容焓6气体的内能焦耳-汤姆逊实验7热力学第一定律对理想气体的应用8循环过程和卡诺循环教学要求：1掌握热力学过程特别是准静态过程的概念2掌握准静态过程功的表达式及功的图示3掌握功、热量和内能概念的含义及三者间的区别4掌握热力学第一定律的意义及其数学表达式5理解热容量的定义6掌握应用热力学第一定律分析热力学过程的基本方法7掌握循环过程、卡诺循环及其效率授课方式：讲授+演示第七章：热力学第二定律（7 学时）教学内容：1热力学第二定律2热力学过程的不可逆性3热力学第二定律的统计意义4卡诺定理5热力学温标6应用卡诺定理的例子教学要求：1掌握热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述，理解两种表述的一致性；2掌握可逆过程及不可逆过程的概念及热力学第二定律的实质；3了解热力学第二定律的统计意义；4掌握卡诺定理及其意义；5理解热力学温标的定义及其与理想气体温标的关系。
《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。
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《热学》教学大纲一、课程性质与教学目标课程性质：热学是物理学专业的一门主干专业基础课，是普通物理学的一个组成部分。
通过本课程的学习，使学生系统地掌握热学的基本概念和基本知识，建立起鲜明的物理图像，熟悉热学理论的一些实际应用，培养学生分析和解决一般热学问题的能力。
本课程既为热力学与统计物理学等后续课程的学习打下基础，又为学生毕业后从事科学研究、教学和技术工作提供基本的热学知识。
教学目标：本课程是物理学专业的一门重要基础课，包括热现象的宏观理论，热的微观理论以及在物性、相变过程中的综合利用。
由于热学研究对象的普遍性和研究方法的特殊性，使它在物理学体系中和科技领域中都具有重要的地位和作用。
因此，应通过热学的教学，使学生认识物质运动形态的多样性；熟练掌握有关物质热运动的一些基本概念和规律；掌握物质各种热现象的微观本质；了解统计规律的涵义及方法。
本课程也是为学生进一步学习原子物理学，热力学统计物理，量子力学等课程打下基础，并能够胜任中学有关热学知识的教学工作。
通过本课程的学习使学生能运用所学的知识解释有关的热现象；意识地培养学生的正确思维方法和辩证唯物主义世界观；使学生能够应用热学知识独立地解决今后中学物理教学中所遇到的一般问题。
二、教学基本要求由于热学课是学生进入大学学习的继力学课后的一门专业课；学生既要善于运用微积分等数学工具来解决热学问题，又要掌握本课程准确的物理概念；使学生认识物质运动形态的多样性；熟练掌握有关物质热运动的一些基本概念和规律；掌握物质各种热现象的微观本质；了解统计规律的涵义及方法。
三、教学内容及要求引言（2学时）教学内容：第一节热学研究对象 0.5学时第二节热力学系统的宏观描述与微观描述 0.5学时第三节热学发展简史 1学时教学重点：热力学系统的宏观描述与微观描述；热学发展简史教学难点：热力学系统的宏观描述与微观描述；热学发展简史基本要求：1.了解热学研究对象和热力学系统宏观与微观描述。
2.了解热学发展简史。
第一章温度（5学时）教学内容：第一节平衡态、状态参量； 0.5学时第二节热力学第零定律、温度； 0.5学时第三节温标的建立 2学时第四节理想气体状态方程。
2学时教学重点：热力学第零定律，理解温度的热力学定义；温标概念及理想气体温标；理想气体状态方程教学难点：温度的热力学定义基本要求：1、理解热力学第零定律；理解温度的热力学定义；2、理解温标概念及理想气体温标，气体温度计原理；3、熟练掌握理想气体状态方程，并能进行有关计算。
第二章热力学第一定律（10学时）教学内容：第一节热力学系统的过程 1学时第二节功 1学时第三节内能、热量、焦耳热功当量实验 2学时第四节热力学第一定律 1学时第五节理想气体的内能、热容量和焓 1学时第六节热力学第一定律对理想气体几种典型过程的应用 2学时第七节循环过程 2学时教学重点：热力学第一定律的意义及应用；热机效率和制冷系数教学难点：应用热力学第一定律讨论理想气体的等容、等压、等温和绝热过程的方法；基本要求：1、理解热力学系统的过程、功、内能、热量基本概念；1、理解热力学第一定律的意义及表达式。
注意公式中个物理量符号；2、理解并掌握热容量，气体定体摩尔热容，定压摩尔热容的物理意义及之间的关系；3、熟练掌握应用热力学第一定律讨论理想气体等体、等压、等温和绝热过程的方法；4、掌握热机效率及简单计算，掌握制冷系数的定义式。
第三章热力学第二定律（8学时）教学内容：第一节热力学第二定律 1学时第二节实际宏观过程的不可逆性； 1学时第三节卡诺循环； 1学时第四节卡诺定理； 1学时第五节热力学温标； 2学时第六节熵与热力学第二定律； 2学时＊第七节自由能教学重点：热力学第二定律；卡诺循环；熵的计算教学难点：可逆过程和不可逆过程的概念；熵的概念及热力学第二定律的数学表述及熵增加原理基本要求：1、掌握热力学第二定律的开尔文表述及克劳修斯表述，理解两种表述的等效性；2、正确理解可逆过程和不可逆过程。
理解与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的；3、正确理解卡诺定理，并能进行证明；4、理解并掌握熵的概念，能计算各种过程中熵增量的计算；5、掌握热力学第二定律的数学表达式及熵的增加原理。
第四章气体动理论（10学时）教学内容：第一节气体动理论的基本观点； 1学时第二节理想气体的压强； 2学时第三节温度的微观实质； 0.5学时第四节气体分子速率分布及数学表述； 0.5学时第五节麦克斯韦速率分布律； 1学时第六节玻尔兹曼分布，重力场中微粒按高度分布 1学时第七节能量按自由度均分定理 1学时第八节理想气体内能，气体摩尔热容 2学时第九节气体动理论与热力学定律 1学时教学重点：理想气体的压强；温度的微观实质；麦克斯韦速率分布律；能量按自由度均分定理；理想气体内能，气体摩尔热容教学难点：麦克斯韦速率分布表达式物理意义及气体分子三种速率的表达式；能利用分布函数求各种物理量的统计平均值；能量按自由度均分定理，能正确推导出理想气体内能公式及热容量的理论公式；麦克斯韦速度分布表达式物理意义。
基本要求：1、掌握物质微观结构的物理图像；理解分子作用力特点；理解统计规律；2、能从微观角度用统计的方法定量分析理想气体压强；3、理解并掌握麦克斯韦分布表达式的物理意义及气体分子三种速率的表达式；4、能利用分布函数求各种物理量的统计平均值；5、重点掌握能量按自由度均分定理，能正确推导出理想气体内能公式和热容量的理论公式；6、理解热力学第二定律的统计意义。
第五章气体内的输运过程（4学时）教学内容：第一节气体的平均自由程和碰撞频率； 1学时第二节粘滞的宏观规律及微观解释 1学时第三节热传导的宏观规律及微观解释； 0.5学时第四节扩散现象的宏观规律及微观解释 0.5学时第五节三种输运现象的讨论及理论与实验结果比较 1学时教学重点：碰撞频率和平均自由程的概念和计算；三种输运过程的宏观规律与微观解释教学难点：碰撞频率和平均自由程；三种输运过程的微观解释基本要求:1、确切掌握碰撞频率和平均自由程的概念；2、要求学生对三种输运现象能进行微观解释，并掌握其有关定律。
第六章非理想气体固体液体（8学时）教学内容：第一节范德瓦尔斯方程； 1学时第二节非理想气体的内能，焦耳—汤姆逊效应； 1学时＊第三节晶体的宏观特性及微观结构，＊第四节晶体中粒子结合力与结合能；＊第五节晶体中粒子无规则运动、固体的热容和热膨胀第六节液体的微观结构 1学时第七节液体的表面张力 1学时第八节弯曲液面下的附加压强； 2学时第九节毛细现象，毛细管公式 2学时教学重点：范德瓦尔斯方程；非理想气体的内能，焦耳—汤姆逊效应；液体的表面张力；毛细现象和毛细管公式，并能进行有关计算教学难点：液体的表面张力和弯曲液面下的附加压强理解和计算基本要求:1、理解并掌握非理想气体的范德瓦尔斯方程的建立；2、理解非理想气体的内能，焦耳—汤姆逊正效应及负效应；3、理解晶体的宏观特性，能正确分析晶体的微观结构，阐明晶体的宏观特性的物理实质；4、掌握液体的表面张力，表面张力系数，自由能的概念，能推导出球形液面内、外压强差公式；5、理解并掌握毛细现象，能推导毛细管公式及拉普拉斯公式，并能进行有关计算。
第七章相变（7学时）教学内容：第一节相变的一般概念和相变的特点 1学时第二节蒸发与沸腾；饱和蒸汽压 1学时第三节二氧化碳实验等温线；液气二相图 1学时第四节范氏等温线， 1学时第五节克拉伯龙方程 2学时＊第六节低临界温度气体的液化；第七节固液相变、固气相变、三相点 1学时＊第八节实际物质的p-v-T曲面教学重点：相变的一般概念和相变的特点；蒸发与沸腾；饱和蒸汽压；克拉伯龙方程；三相图，三相点教学难点：一级相变的概念及一级相变的普通特性；蒸发的微观过程的实质，过程及沸腾条件；克拉伯龙方程及其应用基本要求：1、相变的概念及一级相变的普通特性；2、理解汽化的概念，蒸发的微观过程实质，饱和蒸汽压的特点；3、掌握二氧化碳等温线，了解气液相变的规律，临界温度；4、理解固液、固气相变及三相点的有关概念。
四、教学方法与手段1. 本课程为物理专业的主要基础课程之一。
根据课程的特点，我们主要采取课堂讲授的手段进行教学。
在教学中，在照顾理论的系统性和完整性的同时，并适当介绍热学的前沿动态。
在教案组织和课堂实施中，力求抓住重点，分散难点，适度重复，启发思考。
授课中有意留出一些学生思考的余地，以启发他们独立思考。
2．充分利用多媒体加板书的教学手段。
使用现代化多媒体教学手段，可模拟许多物理上理想的环境及条件，从而把抽象的物理过程具体化，也可以把教师从繁重的板书中解放出来，使他们有更多的时间去讲解、把许多问题引向深入，并针对某些问题展开热烈地讨论。
这种生动直观的教学方式，调动学生的一切感官系统，激发了学习的兴趣，收到良好的教学效果。
但由于热学这门课程的特点，还需要必要的理论推导，因此我们使用了多媒体加板书的教学手段。
3．充分利用网络资源。
多媒体网络教学作为现代信息技术与教学实践科学结合的一种新的教学形态，不仅从手段和形式上改变了传统教学，更从观念、过程、方法以及师生角色诸多深层面赋予教学以新的含义。
五、教材与学习资源所用教材：黄淑清、聂宜如、申先甲编的《热学教程》，2011主要参考书有：1.《普通物理学教程·热学》.第二版. 秦允豪. 高等教育出版社. 2004年6月.2. 《热物理学基础》. 包科达. 高等教育出版社. 2001年12月.3. 《热学》. 常树人. 南开大学出版社. 2001年7月.4. 《热学》. 第二版. 李洪芳. 高等教育出版社. 2001年1月.5. 《基础物理教程丛书·热学》. 张玉民. 科学出版社，中国科学技术大学出版社. 2000年5月.6. 《物理学难题集萃（增订本）》. 第二版. 舒幼生, 胡望雨, 陈秉乾. 高等教育出版社. 1999年6月.7. 《新概念物理教程·第二卷·热学》. 赵凯华, 罗蔚茵. 高等教育出版社. 1998年2月.8. 《热学》. 徐行. 高等教育出版社. 1990年4月.9. 《普通物理学（热学）》. 包科达. 北京大学出版社. 1989年9月.10. 《热学》. 肖国屏. 高等教育出版社. 1989年4月.11. 《热学》. 李平. 北京师范大学出版社. 1987年6月.12. 《热学研究》. 吴瑞贤, 章立源. 四川大学出版社. 1987年4月.学习网站：1.热力学第二定律与熵（耶鲁大学）/movie/2010/7/Q/D/M6GQSTUPV_M6GR2R9QD.html2.玻尔兹曼常数和热力学第一定律（耶鲁大学）/20101220/n278403939.shtml3.卡诺循环（湖南科技大学）/v_show/id_XMTY5MTc5MDY0.html4.大宇宙黑洞与暗物质/v_show/id_XNzY0Njk3NjQ=.html5.宇宙大爆炸/v_show/id_XMzQyMzg5NDA=.html6.物质第四态等离子体/programs/view/WA9qvsIydDY/7.液体的表面现象/programs/view/B7lUdvR1WvU六、本课程与其他课程的关系学习本课程时，学生应具备以下基础知识：中学物理热学知识，力学知识，微积分与微分方程知识以及统计方面的知识。