《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程教學(xué)大綱

第第7頁(yè)/11頁(yè)《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》課程教學(xué)大綱課程名稱：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理 課程類別：專業(yè)必修適用專業(yè)：物理學(xué) 考核方式：考試總學(xué)時(shí)、學(xué)分：56學(xué)時(shí)3.5學(xué)分 其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 0 學(xué)時(shí)一、 課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)課程教學(xué)目標(biāo)1：掌握熱現(xiàn)象與熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其對(duì)物質(zhì)的宏觀性質(zhì)的影響。課程教學(xué)目標(biāo)2：掌握熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)處理問題的方法，提高分析問題與解決問題的能力，為以后解決實(shí)際問題打下基礎(chǔ)。課程教學(xué)目標(biāo)理解，進(jìn)一步培養(yǎng)辨證唯物主義世界觀。教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求123456789教學(xué)目標(biāo)HL1教學(xué)目標(biāo)LLHH2教學(xué)目標(biāo)MLM3課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)的矩陣關(guān)系的支撐強(qiáng)度來定性估計(jì)，的支撐強(qiáng)度來定性估計(jì)，H:表示關(guān)聯(lián)度高；M表示關(guān)聯(lián)度中；L表示關(guān)聯(lián)度低。二、課程教學(xué)要求非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)簡(jiǎn)介。三、先修課程力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)、理論力學(xué)四、課程教學(xué)重、難點(diǎn)式、巨正則分布及其熱力學(xué)公式。相空間、統(tǒng)第二維里系數(shù)，導(dǎo)出實(shí)際氣體的狀態(tài)方程。五、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段—學(xué)導(dǎo)式、問題教學(xué)模式等不同教學(xué)方式。本課程根據(jù)不同的內(nèi)容采用多媒體技術(shù)。六、課程教學(xué)內(nèi)容緒論（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)內(nèi)容：本課程的研究對(duì)象、研究任務(wù)、研究方法、研究意義、前沿動(dòng)態(tài)及如何學(xué)習(xí)本課程。第一章熱力學(xué)的基本定律（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：(2)平衡態(tài)、溫度、狀態(tài)參量、狀態(tài)方程；(3)準(zhǔn)靜態(tài)過程和非靜態(tài)過程、可逆過程與不可逆過程；(4)功、熱量、內(nèi)能、熱力學(xué)第一定律；(5)熱力學(xué)第二定律的兩種表述、熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表述；(6)克勞修斯等式與不等式、熵、熵增加原理；(7)理想氣體熵的表達(dá)式、熵差的計(jì)算、熱力學(xué)基本方程。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)：平衡態(tài)、功、熱量、內(nèi)能、熵等概念，熱力學(xué)第一、第二、第三定律。難點(diǎn)：熵的概念的建立，熵的統(tǒng)計(jì)意義，熵增加的計(jì)算。第二章均勻閉系的熱力學(xué)關(guān)系及其應(yīng)用（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：焓、自由能、吉布斯函數(shù)；(3)熱力學(xué)偏導(dǎo)數(shù)的推導(dǎo)方法；(4)氣體系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)、氣體的節(jié)流膨脹與絕熱膨脹規(guī)律；(5)平衡輻射場(chǎng)的熱力學(xué)性質(zhì)；(6)磁介質(zhì)系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)、絕熱去磁致冷原理；(7)表面系統(tǒng)的熱力學(xué)函數(shù)；(8)熱力學(xué)第三定律的表述和應(yīng)用、熱力學(xué)第三定律與絕對(duì)零度不能達(dá)到原理的等價(jià)性。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)：焓、自由能、吉布斯函數(shù)、特性函數(shù)等基本概念；熱力學(xué)基本方程、麥?zhǔn)详P(guān)系、熱力學(xué)偏導(dǎo)數(shù)的推導(dǎo)方法及具體應(yīng)用。難點(diǎn)：熱力學(xué)偏導(dǎo)數(shù)的推導(dǎo)方法。第三章相平衡和化學(xué)平衡（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：(2)平衡判據(jù)、熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡條件；平衡穩(wěn)定性條件；(5)氣液二相的轉(zhuǎn)變、范德瓦耳斯等溫線、臨界點(diǎn)；(6)表面效應(yīng)對(duì)相平衡的影響；(7)二級(jí)相變；多元復(fù)相系的平衡條件、吉布斯相律；化學(xué)平衡條件、質(zhì)量作用定律、范托夫方程。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)：偏摩爾量、化學(xué)勢(shì)、巨熱力學(xué)勢(shì)、相圖等基本概念；多元均勻開放系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程、克拉珀龍方程；平衡判據(jù)、熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡條件、多元復(fù)相系的平衡條件、吉布斯相律；單元雙相系的平衡性質(zhì)、氣液二相的轉(zhuǎn)變、范德瓦耳斯等溫線。難點(diǎn)：偏摩爾量、化學(xué)勢(shì)、巨熱力學(xué)勢(shì)；多元均勻開放系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程、多元復(fù)相系的平衡條件。第五章概率論的基本知識(shí)（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：(2)概率論的基本概念；隨機(jī)變量的概率分布及其數(shù)字特征、維隨機(jī)變量；二項(xiàng)分布、高斯分布、泊松分布。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)：推求定域子、費(fèi)米子、玻色子系統(tǒng)一個(gè)宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)；隨機(jī)變量的概率分布及其數(shù)字特征、維隨機(jī)變量。難點(diǎn)：推求定域子、費(fèi)米子、玻色子系統(tǒng)一個(gè)宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)二項(xiàng)分布、高斯分布、泊松分布。第六章統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究對(duì)象和方法；描述與量子描述的關(guān)系、空間、相體積、相格；系；等概率原理、統(tǒng)計(jì)平均值。重、難點(diǎn)提示的關(guān)系；等概率原理、計(jì)算統(tǒng)計(jì)平均值。難點(diǎn)：系統(tǒng)的宏觀態(tài)與微觀態(tài)的關(guān)系。第七章最概然統(tǒng)計(jì)法（18學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：最概然統(tǒng)計(jì)法、三種統(tǒng)計(jì)分布律；(3)玻耳茲曼關(guān)系、熵的統(tǒng)計(jì)解釋；三種分布與經(jīng)典分布的關(guān)系、非簡(jiǎn)并性條件；單原子分子理想氣體的熱力學(xué)函數(shù)、分子的速度分布和位置分布；(7)金屬的自由電子氣模型、費(fèi)米能級(jí)、費(fèi)米球；—位移定律；(10)玻色—愛因斯坦凝結(jié)、凝結(jié)溫度。重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)：（1）量均分定理、普朗克公式；（2）三種統(tǒng)計(jì)分布律在各種系統(tǒng)的應(yīng)用，如，單原——愛因斯坦凝結(jié)、凝結(jié)溫度。難點(diǎn)：用最概然統(tǒng)計(jì)法導(dǎo)出三種統(tǒng)計(jì)分布律及三種統(tǒng)計(jì)分布律在各種系統(tǒng)的應(yīng)用。第8頁(yè)/共11頁(yè)第第11頁(yè)/11頁(yè)第八章系綜統(tǒng)計(jì)法（10學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：Γ相空間、統(tǒng)計(jì)系綜；微正則系綜、微觀態(tài)數(shù)與熱力學(xué)量的關(guān)系；正則系綜、正則分布的熱力學(xué)公式、正則分布的能量漲落；(4)(5)巨正則系綜、巨正則分布的熱力學(xué)公式、巨正則分布的粒子數(shù)漲落和能量漲落。重、難點(diǎn)提示計(jì)2第九章漲落理論（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：(2)光的散射、丁鐸爾現(xiàn)象、瑞利散射（或分子散射）；章目教學(xué)內(nèi)容章目教學(xué)內(nèi)容緒論一教學(xué)環(huán)節(jié)理論教學(xué)學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)2 04 0二本課程相關(guān)信息熱力學(xué)的基本定律60(3)(4)漲落的空間相關(guān)性、漲落的時(shí)間相關(guān)性、耗散漲落定理。2．重、難點(diǎn)提示重點(diǎn)：基本熱力學(xué)量漲落的概率分布公式、熱力學(xué)量漲落的計(jì)算、布朗離子位移的方均值、布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散的關(guān)系。難點(diǎn)：基本熱力學(xué)量漲落的概率分布公式、熱力學(xué)量漲落的計(jì)算、布朗離子位移的方均值、布朗運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散的關(guān)系。七、學(xué)時(shí)分配其應(yīng)用三相平衡和化學(xué)平衡60五概率論的基本知識(shí)20六統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念40七最概然統(tǒng)計(jì)法180八系綜統(tǒng)計(jì)法100九漲落理論40總計(jì)560八、課程考核方式八、課程考核方式1.考核方式：筆試；閉卷2.成績(jī)構(gòu)成：期末考試成績(jī)+平時(shí)成績(jī)九、選用教材和參考書目［1］《熱力學(xué)·統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》侯俊華，楊紅萍.中國(guó)原子能出版社,2015年。［2］《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》龔昌德編，高等教育出版社,1982年。［3］《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》馬本昆等編，高等教育出版社,1981年。［4］《熱力學(xué)·統(tǒng)計(jì)物理》汪志誠(chéng)編，高等教育出版社,2013年。［5］《統(tǒng)計(jì)物理現(xiàn)代教程》L.E．雷克..黃昀等譯,科學(xué)出版社,1979年。［6］《熱學(xué)