热力学与统计物理学课程教学大纲.doc

热力学与统计物理学课程教学大纲 教学目的和要求 教学目的： 热力学与统计物理是电子科学与技术专业的基础课程之一，是后继材料学类、微电子类及凝聚态物理学类课程的基础。该课程需求学生了解：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。热力学是热运动的宏观理论，它以观测、实验和分析为基础，三条通过大量事实总结出来的基本规律为理论，运用四个热力学函数解释物质在平衡态的各种性质；统计物理学是热运动的微观理论，应用数学和统计学方法，通过逻辑演绎得出在平衡条件下物质各宏观性质之间的关系、宏观物理过程进行的方向和限度。 教学要求： 该课程是许多现代科学技术的基础。学生学会从微观理论上对原子、原子核及固体（如半导体）的理论及其动力学的性质进行理论上的解释。使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，并了解这一物理方法在其他领域的推广。 应当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。掌握热力学的基本规律和统计物理的基本理论，理解系统的各种平衡条件和正则分布，了解系统的相变理论。同时使学生掌握科学的学习方法，真正达到从学会到会学。培养学生有较强的独立思考能力和创造能力，较快进入科学发展的前沿，养成辩证唯物主义的世界观和方法论。 教学内容及基本要求 第一章热力学的基本规律The Basic Laws of Thermodynamics1.1 热力学系统的平衡状态及其描述 Equilibrium States1.2 热平衡定律和温度The Thermal Equilibrium Principle and The temperature principle, Thermostat in two system1.3 物态方程 State Function1.4 功 Work1.5 热力学第一定律 The First Law1.6 热容量和焓 Heat Capacity and Enthalpy1.7 理想气体的内能 Isothermal Potentials1.8 理想气体的绝热过程 Adiabat Process of Ideal Gas1.9 理想气体的卡诺循环 Carnot Cycle of Ideal Gas1.10热力学第二定律 The Second Law1.11 卡诺定理 Carnot Principle1.12热力学温标 Thermal Temperature1.13 克劳修斯等式和不等式 Clausius Equation1.14 熵和热力学基本方程 Entropy and Thermodynamic Functions1.15 理想气体的熵 Entropy of Ideal Gas1.16热力学第二定律的数学表述 The Mathematic Description of the Second law1.17 熵增加原理的简单应用 The application of Entropy Principle1.18 自由能和吉布斯函数 Free Energy and Gibbs functions第二章 均匀物质的热力学性质Thermodynamic Properties of Homogeneous Matter2.1 热力学函数的全微分 Full Differential of Thermodynamic Functions2.2麦氏关系的简单应用 Simple application of Maxwell functions2.3 气体的节流过程和绝热膨胀过程 Joule-Thomson Process of Gas and Adiabatic Expanding Process2.4 基本热力学函数的确定 Determination of Basic Thermodynamic Functions2.5 特性函数 Functions with Special Characters第三章 单元系的相变Transition of Single Element System3.1 热动平衡判据 Criterion of Thermodynamic Equilibrium3.2 开系的热力学基本方程 Thermodynamic Functions in Open System3.3 单元系的复相平衡条件 Equilibrium Condition of Multi-Phase3.4 单元系的复相平衡性质 Equilibrium Properties of Multi-Phase3.5 临界点和汽液两相的转变Critical Point and Transition of Two Phases3.7 相变的分类 Classification of Phase Transition第六章 近独立粒子的最概然分布Most Probable Distributions of Independent Particles6.1 粒子运动状态的经典描述 Classical Description of Kinetic State6.2 粒子运动状态的量子描述 Quantum Description of Kinetic State6.3 系统微观运动状态的描述 Description of Microstate in System6.4 等概率原理 Equiprobable Principle6.5 分布和微观状态 Distribution and Microstate6.6 玻耳兹曼分布 Boltzmann Distribution6.7 玻色分布和费米分布 Bose Distribution and Fermi Distribution6.8 三种分布的关系 Relation among Three Distributions第七章 玻耳兹曼统计Boltzmann Statistics7.1 热力学量的统计表达式 Statistics Expression of Thermodynamic Quantities7.2 理想气体的物态方程 State Functions of Ideal Gas7.3 麦克斯韦速度分布率 Maxwell Velocity Distribution Ratio7.4 能量均分定理 Energy Equi-Distribution Principle7.5 理想气体的内能和热容量 Energy and Heat Capacity of Ideal Gas7.6 理想气体的熵 Entropy of Ideal Gas第八章 玻色统计和费米统计Bose Statistic and Fermi Statistic8.1 热力学量的统计表达式 Statistic Expression of Thermodynamic Quantity8.2 弱简并理想玻色气体和费米气体 Bose Gas and Fermi Gas in Weak Degeneration8.3 玻色-爱因斯坦理论 Bose-