《热力学统计物理》教学大纲.doc

物理电子工程学院《热力学统计物理》课程教学大纲 课程编号课程性质：专业方向课 先修课程：高等数学 概率论 普通物理（包括力、热、光、电、及原子物理） 总学时数：72学时 适合专业：物理学；应用物理 （一）课程教学目标 热力学和统计物理学是研究热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响的科学。它是理论物理学主要基础学科之一。热力学是热运动的宏观理论，是观测实验的分析、总结；统计物理学是热运动的微观理论。统计物理从基本假设等几率原理出发，通过数学分析，逻辑推理，得到整个统计物理。它的正确性由它的种种推论都与客观实际相结合得以肯定。 热统是物理学基础课程和理论基础课程，是培养合格中学教师必不可少的。要求学生掌握热统的基本概念、掌握基本定理、定律、基本公式、基本热力学量及它们相互推导。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。以适应蓬勃发展的社会教育事业的需要。 （二）课程的目的与任务 本课程是高等师范院校本科物理专业的一门理论物理课程。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。 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。 (三)理论教学的基本要求 通过《热力学·统计物理》这门课的教学，使学生： 1、理解热现象的基本规律，即热力学第一定律、第二定律和第三定律。并在此基础上，应用数学方法得出物质各种宏观性质之间的关系、宏观过程进行的方向和限度等结论。 2、从宏观物质系统是由大量微观粒子所构成这一事实出发，用统计的观点深入到热现象和热运动的本质，把热力学基本规律归结于基本的统计原理，阐明其意义、解释涨落等现象。 3、学会从宏观到微观、从表象到本质地分析问题；深刻理解热力学方法和统计物理学方法的区别和联系；懂得数学方法在物理学研究中所起的重要作用；学会用发展、变化的辩证观点分析和解决实际问题。 掌握热力学的三个定律和统计物理的基本理论，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。 (四) 教学学时分配数 章次 各章名称 总学时 学时分配 讲课 实验 上机 课外 小计 一 热力学的基本定律 12 12 12 二 均匀物质的热力学系统 8 8 8 三 单元系的相变 8 8 8 四 多元系的复相平衡和化学平衡 8 8 8 五 六 近独立粒子的最概然分布 10 10 10 七 玻意耳兹曼统计 10 10 10 八 玻色统计和费米统计 6 6 6 九 系统理论 8 6 6 十 涨落理论 2 2 2 (五）大纲内容 第一章 热力学的基本定律（12学时） 1、教学目的和教学基本要求 知道平衡态与稳恒态的区别，掌握描述平衡态方法。理解热平衡定律，知道热力学第一、二定律建立的历史，掌握热力学第一定律在理想气体系统中的应用，理解第二定律各种表述的等效性及热力学温标的意义。知道第二定律的数学表述，理解热力学基本方程的意义。学会论证各种不可逆过程的等效性，掌握求解系统物态方程的方法及功的计算。会计算理想气体的熵，并运用熵增加原理对过程的可逆性进行判断。 在熵以前的内容与《热学》课重复较多，除基本概念外，其它内容可作复习性简述，这样一方面可以避免重复，另一方面也能保证热力学基本概念与规律的严格性与系统性。重点应放在熵的性质及熵增加原理的应用上。 2.: 1.2 1.2 1.11 1.20 1.25 1.27 5. 复习与思考题: （1）什么是物态方程？写出几个实例。 （2）由实验系数求物态方程的大体步骤是什么？ （3）什么是无摩擦准静态过程？试求电介质极化功的表达式。 （4）怎样理解绝热过程？对于怎样定义绝热过程你有什么想法？ （5）热力学第一定律的内容是什么？怎样理解内能、功和热量等概念。 （6）什么是焦耳定律？写出焦耳系数表达式，并说明其物理意义。 （7）怎样导出理想气体的绝热方程？ （8）什么是可逆过程？ （9）试给出一种新的第二定律的定性表述，并证明与克氏和开氏说法等效。 （10）试用克氏说法证明卡诺定理。 （11）引入绝对热力学温标的重要意义是什么？ （12）系统的熵是怎样定义的？ （13）怎样计算任意二个态的熵差，怎样计算任意过程的熵变？ （14）熵增加原理的内容是什么？ （15）利用熵函数判断过程的不可逆性的基本步骤是什么？ 第二章 均匀物质的热力学系统(8学时) 1.教学目的和教学基本要求 记住辅助函数的定义，并理解其性质和意义。运用麦氏关系证