《热力学与统计物理》教学大纲

1、热力学与统计物理教学大纲学 分： 4 学 时： 72 审 核 人： 执 笔 人： 面向专业： 物理学 一、课程定位教学对象：物理专业本科生课程类型：理论物理方向必修课二、教学目标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，并对二者的特点与联系有一较全面的认识。为学习后续课程和独立解决实际问题打下必要的基础。三、教学内容及要求大纲基本内容(不带*号部分)可在规定的72学时内完成。各章所注学时前一个数字为讲授课时数后者为习题课、讨论课等学时数。各节所附数字为讲授时数。第一章 热力学的基本规律 (10+0)1热力学系统的平衡状态及其描述2热平衡定律和温度3

2、物态方程4功l5热力学第一定律6热容量和焓7理想气体的内能8理想气体的绝热过程9理想气体的卡诺循环10热力学第二定律l11卡诺定理12热力学温标(*)13克劳修斯等式和不等式l14熵的热力学基本方程115理想气体的熵116热力学第二定律的普遍表述117熵增加原理的简单应用118自由能和吉布斯函数1 说明：在克劳修斯等式和不等式之前的内容与热学课重复较多，除基本概念外可做复习性简述，可避免重复。同时又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，熵增加原理的应用上。第二章 均匀物质的热力学性质 (6+2)1能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分2麦氏关系的简单应用3气体的节流过程和绝

3、热彭胀过程14基本热力学函数的确定15特性函数l6平衡辐射的热力学17磁介质的热力学1 说明：本章是热力学部分的重点，要求在讲清辅助函数的性质及麦氏关系的基础上通过对各类体系的应用体现热力学函数的应用方法和热力学函数应用的普遍性；本章习题较多，安排2学时的习题课。第三章 单元系的相变 (8+0)1热动平衡判据12开系的基本热力学方程13单元系的复相平衡条件14单元复相系的平衡性质15临界点和气液两相的转变 16液滴的形成27相变的分类18临界现象和I临界指数 (*)9朗道连续相变理论 (*)第四章 多元系的复相平衡和化学平衡 (4+0)1多元系的热力学函数和热力学方程 l2多元系的复相平衡条件

4、13吉布斯相律14热力学第三定律1第五章 不可逆热力学简介 (*)第六章 近独立粒子的最概然分布 (10+0)1系统微观运动状态的描述12等概率原理3分布和微观状态24玻尔兹曼分布25粒子运动状态的经典描述6粒子运动状态的量子描述7玻色分布和费米分布l8三种分布的关系1第七章 玻耳兹曼统计 (14+2)1热力学量的统计表达式22理想气体的物态方程23麦克斯韦速度分布律24能量均分定理25理想气体的内能和热容量 (*)6理想气体的熵27固体热容量的爱因斯坦理论28顺磁性固体 (*)9负温度状态2说明：这一部分是经典统计的重点，内容较多，安排2学时的习题课。第八章 玻色统计和费米统计 (8+0)1

5、热力学量的统计表达式12弱简并玻色气体和费米气体 (*)3光子气体24玻色一爱因斯坦凝聚25金属中的自由电子气体26简并理想费米气体简例 l7二维电子气体与量子霍尔效应 (*) 说明：这部分是量子统计的重点，在实际中应用广泛而重要，对深化人们对量子世界的认识非常有意义，可对学生提高要求。第九章 系综理论 (8+0)1相空间 刘维尔定理12微正则分布l3微正则分布的热力学公式 14正则分布l5正则分布的热力学公式16实际气体的物态方程17巨正则分布18巨正则分布的热力学公式19巨正则分布的简单应用 (*) 说明：微正则系综可以作为基本假设而省去刘维尔定理，巨正则分布的分布函数及热力学公式也可以不做推导只给出结果，阐明意义。第十章 涨落理论 (*)第十一章 非平衡态的统计理论 (*)四、考核方式、方法闭卷考试，平时成绩30%，卷面成绩70%。五、主要参考书(1)龚昌德热力学与统计物理学高等教育出版社，