《热力学与统计物理》考核大纲

热力学与统计物理课程考核大纲一、适应对象修读完本课程规定内容的物理学专业的学生；提出并获准免修本课程、申请进行课程水平考核的物理学专业的学生；提出并获准副修第二专业、申请进行课程水平考核的非物理学专业的学生。二、考核目的考核学生对《热力学与统计物理》的基本概念、方法的掌握情况以及理论联系实际的能力。三、考核形式与方法考核方式将结合考勤、平时作业、期末考试等各个环节进行。期末考试采用闭卷考试，时间100分钟。四、课程考核成绩构成期评成绩（100%）=考勤(占10%)+平时作业(占20%)+期末考试(占70%)。五、考核内容与要求第一章热力学的基本规律考核内容：1、几个基本概念：热力学系统的平衡及其描述、热平衡定律、温度。2、物态方程：体胀系数，压强系数，压缩系数，以及它们之间的联系，已知物态方程求系数，已知系数求物态方程。3、几种过程的功：系统体积变化时压力的功，表面张力的功，电介质电极化时外界作的功和磁介质磁化时外界作的功。4、热力学第一定律：内能、热量、热力学第一定律，热容量和焓，热力学第一定律对理想气体的应用。5、热力学第二定律：可逆过程与不可逆过程，热力学第二定律。6、熵：卡诺定理，克劳修斯等式与不等式，熵，热力学基本方程，理想气体的熵，熵增加原理、自由能、吉布斯函数。考核要求：1、识记：体胀系数、压强系数、等温压缩系数、物态方程、热力学温标、热力学过程、准静态过程、可逆过程、不可逆过程、功、热量、内能、热容量、焓、熵、自由能、吉布斯函数、理想气体状态方程、范德瓦耳斯方程、昂尼斯方程、热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、最大功定理、熵增加原理、理想气体状态方程、范德瓦耳斯方程、昂尼斯方程、卡诺定理、克劳修斯等式和不等式、焦耳定律、最大功定理。2、领会：平衡态、物态方程、准静态过程、可逆过程、不可逆过程、功、热量、内能、熵、理想气体状态方程、范德瓦耳斯方程、热力学第一定律、热力学第二定律、理想气体的卡诺循环、最大功定理、熵增加原理。3、应用：能分别应用功、热量、内能、熵等概念及理想气体状态方程、范德瓦耳斯方程、热力学第一定律、热力学第二定律、熵增加原理等解决有关问题。第二章均匀物质的热力学性质考核内容：1、内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分，麦氏关系，特性函数的热力学理论、磁介质的热力学。2、麦克斯韦关系的应用。3、气体的节流过程和绝热膨胀过程。4、基本热力学函数的确定。5、特性函数。6、热辐射、磁介质的热力学。考核要求：1、识记：麦克斯韦关系、特性函数的热力学理论、热力学函数的全微分。2、领会：基本热力学函数的确定、麦克斯韦关系的应用、特性函数的热力学理论。3、应用：能利用麦克斯韦关系式解决有关问题。第三章单元系的相变考核内容：1、热动平衡判据、开系的热力学基本方程、单元复相系的平衡条件。2、单元系的复相平衡性质、克拉珀龙方程。3、临界的气液两相转变、范德瓦尔斯等温线。4、液滴的形成、相变的分类。5、相变的分类。考核要求：1、识记：热动平衡判据、单元开系的热力学基本方程、单元系的复相平衡条件和平衡的稳定性条件、平衡性质。2、领会：巨热力学势、平衡条件、单元系的复相平衡条件、开系的热力学基本方程、气液两相转变的规律。3、应用：利用热动平衡判据推证热平衡的稳定性条件，运用单元开系的热力学基本方程、单元系的复相平衡条件等解决相关问题。第四章多元系的复相平衡和化学平衡考核内容1、多元系的热力学函数和热力学方程。2、多元系的复相平衡条件。3、吉布斯相律。4、化学平衡条件。5、混合理想气体的性质和理想气体的化学平衡。6、热力学第三定律考核要求：1、识记：巨热力学势、平衡判据、平衡条件、相、相变、相平衡、多元均匀开系的热力学基本方程、多元复相系的平衡条件、吉布斯相律、化学平衡条件、质量作用定律、热力学第三定律。2、领会：巨热力学势、平衡条件、多元复相系的平衡条件、化学平衡条件、多元均匀开系的热力学基本方程、吉布斯相律、质量作用定律、单元双相系的平衡性质、气液两相转变的规律、混合理想气体的性质、理想气体化学平衡的规律。3、应用：能分别应用巨热力学势、平衡条件、多元复相系的平衡条件、化学平衡条件、多元均匀开系的热力学基本方程、吉布斯相律、质量作用定律解决有关问题。第六章近独立粒子的最概然分布考核内容：1、粒子运动状态的经典描述与量子描述2、系统微观运动状态的描述3、等概率原理4、分布和微观状态5、玻尔兹曼分布玻色分布费米分布6、三种分布的关系考核要求：1、识记：近独立粒子体系、经典粒子的特征、量子粒子的特征、空间、经典粒子运动状态的描述、量子粒子运动状态的描述、经典描述与量子描述的关系、微观态及其描述、宏观态及其描述、宏观态与微观态的关系、德布罗意关系、态密度、等概率原理、非简并性条件、最概然分布、玻尔兹曼系统、玻色系统、费米系统微观状态数的计算公式、经典极限条件。2、领会：µ空间、经典粒子运动状态的描述、量子粒子运动状态的描述、经典描述与量子描述的关系、微观状态及其描述、宏观状态及其描述、宏观状态与微观状态的关系、等概率原理。3、应用：能画一些粒子的相轨道、自由粒子能量量子化及其量子态的计算、粒子能态密度的计算等；会分别应用M－B分布、F－D分布、B—E分布、玻尔兹曼关系、普朗克公式、等概率原理等解决有关问题，第七章玻耳兹曼统计考核内容：1、热力学量的统计表达式：热力学公式，熵的统计解释（玻耳兹曼系统）配分函数的经典和量子表达式。2、玻耳兹曼分布应用于理想气体：理想气体的物态方程，内能，热容量和熵。3、其他应用：麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，固体热容量的爱因斯坦理论。4、顺磁性固体。考核要求：1、识记：粒子配分函数、玻耳兹曼常量、玻耳兹曼关系、理想气体的物态方程、麦克斯韦速度分布率、能量均分定理、理想气体的熵、固体热容量的爱因斯坦理论。2、领会：内能的统计表达式、广义作用力的统计表达式、玻耳兹曼关系、理想气体的物态方程、麦克斯韦速度分布率、粒子碰壁数、能量均分定理、固体热容量的爱因斯坦理论。3、应用：会求粒子的分布函数、配分函数，能利用能量均分定理、分布函数、配分函数解决相关问题第八章玻色统计和费米统计考核内容：1、热力学量的统计表达式：玻色系统和费米系统热力学量的统计表达式。2、弱简并理想玻色气体和费米气体。3、玻色—爱因斯坦凝聚。4、光子气体。5、金属中的自由电子气体。6、白矮星。考核要求：1、识记：热力学量的统计表达式、弱简并理想玻色气体和费米气体、光子的能量动量关系、普朗克公式。2、领会：玻色统计和费米统计的热力学公式、热力学量的统计表达式、光子的能量动量关系、普朗克公式、玻色理想气体的化学势的性质。3、应用：用玻色统计和费米统计的热力学公式求热力学函数。第九章系综理论考核内容：1、相空间统计系综2、微正则系综、正则系综3、正则分布及其热力学公式4、实际气体的物态方程5、固体放热容量。6、巨正则系综巨正则