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，2010

2. 《热学》（第二版）常树人编，南开大学出版社，2009

2.《热学教程》，包科达编，科学出版社，2007

3. 《热学》（第二版），张玉民编，科学出版社，2006

4.《新概念物理教程·热学》（第二版），赵凯华等编，高等教育出版社，2005

5.《普通物理学教程·热学》（第二版），秦允豪编，高等教育出版社，2004

6. 《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】：