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1、精选优质文档-倾情为你奉上 热力学与统计物理B 课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：热力学统计物理所属专业：兰州大学物理微电子专业课程性质：物理类专业基础课学 分：4（二）课程简介、目标与任务；热力学与统计物理B是物理类专业学生的专业必修课，它从宏观（热力学）及微观（统计物理）角度理解物质的基本性质及其微观基础，与理论力学、量子力学、电动力学共同构成物理类专业基础课。本课程分为热力学和统计物理两个部分。热力学部分要求学生掌握热力学研究对象及其基本热力学定律；了解与掌握热力学系统描述的状态参数和状态函数概念，熟练掌握基本热力学函数内能、焓、熵、自由能、吉布
2、斯函数的概念及其关系，以及如何利用这些函数解决简单物理问题，判断系统的平衡条件、平衡稳定性条件；掌握单元系和多元系的相变特性、平衡条件、吉布斯相律和化学平衡条件；了解不可逆热力学过程的基本理论及简单应用。统计物理部分要求学生掌握等几率原理和统计思想的物理本质、基本概念，灵活运用玻尔兹曼统计、费米及玻色统计处理实际问题，熟悉系综理论的应用方法，了解涨落理论及非平衡态的统计理论。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先修课程要求：高等数学、普通物理（包括力学、热学、光学、电磁学及原子物理）、理论力学。后续课程固体物理需要用到热力学与统计物理部分概率和知识。（四）教材与
3、主要参考书。 选用教材：热力学统计物理（第四版）；作者：汪志诚；出版日期：2008年12月；出版社：高等教育出版社；获奖情况：1995年获国家教委全国优秀教材一等奖；使用情况：教材结构框架清晰，内容丰富，前沿进展在教材相关部分有重要体现。参考书目：王竹溪，热力学简程，高教出版社，1964王竹溪，统计物理学导论，第二版，高教出版社，1965龚昌德，热力学与统计物理学，高教出版社，1982苏汝铿，热力学与统计物理基础，复旦大学出版社，1990Landau L. D. and Lifshitz E. M., Statistical Physics, Pergamon Press, 1958.Reif
4、 F., Fundamental of Statistical and Thermal Physics, McGraw Hill Book Company, 1965L. E. 雷克著，黄昀等校译，统计物理现代教程，上册，北京大学出版社二、课程内容与安排绪论第一章 热力学的基本规律1.1热力学系统的平衡状态及其描述；1.2热平衡定律和温度；1.3物态方程 ；1.4准静态过程及其功表达式；1.5内能、热量和热力学第一定律；1.6热容量和焓；1.7理想气体的内能；1.8理想气体的绝热过程；1.9理想气体的卡诺循环；1.10热力学第二定律；1.11卡诺定律；1.12热力学温标；1.13克劳修斯等式和
5、不等式；1.14熵和热力学基本方程；1.15理想气体的熵；1.16热力学第二定律的普遍表述；1.17熵增加原理的简单应用。第二章 均匀系统的热力学性质2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分；2.2麦氏关系及其应用；2.3气体的节流过程和绝热过程；2.4基本热力学函数的确定；2.5特性函数；2.6平衡辐射热力学；2.7磁介质热力学；2.8低温的获得。第三章单元系的相变3.1热动平衡判据；3.2开系的热力学基本方程；3.3单元系的复相平衡条件；3.4单元复相系的平衡性质；3.5临界点和气液两相的转变；3.6液滴的形成；3.7相变的分类；3.8临界现象和临界指数；3.9朗道连续相变理论。第四章多
6、元系的复相平衡和化学平衡4.1多元系的热力学函数和热力学方程；4.2多元系的复相平衡条件；4.3吉布斯相律；4.4二元系相图举例；4.5化学平衡条件；4.6混合理想气体的性质；4.7理想气体的化学平衡；4.8热力学第三定律。第五章不可逆过程热力学简介5.1局域熵产生率；5.2昂萨格关系；5.3温差电现象。第六章近独立粒子的最概然分布6.1粒子运动状态的经典描述；6.2粒子运动状态的量子描述；6.3系统微观运动状态的描述；6.4等概率原理；6.5分布和微观状态；6.6玻耳兹曼分布；6.7玻色分布和费米分布；6.8三种分布的关系。第七章玻耳兹曼统计7.1热力学量的统计表达式；7.2理想气体的物态方
7、程；7.3麦克斯韦速度分布率；7.4能量均分定理；7.5理想气体的内能和热容量；7.6理想气体的熵；7.7固体热容量的爱因斯坦理论；7.8顺磁性固体；7.9负温度状态。第八章玻色统计和费米统计8.1热力学量的统计表达式；8.2弱简并玻色气体和费米气体；8.3光子气体；8.4玻色爱因斯坦凝聚；8.5金属中的自由电子气体；8.6简并理想费米气体；8.7准二维电子气体与量子霍尔效应。第九章系综理论9.1相空间 刘维尔定理；9.2微正则分布；9.3微正则分布的热力学关系式；9.4正则分布；9.5正则分布的热力学关系式；9.6实际气体的物态方程；9.7固体热容量；9.8液He的性质和朗道超流理论；9.9
8、铁磁性的平均场理论； 9.10巨正则分布；9.11巨正则分布的热力学关系式；9.12巨正则分布的简单应用。 第十章涨落理论10.1涨落的准热力学理论；10.2临界点附近的涨落和关系；10.3布朗运动理论；10.4布朗运动的时间关联函数。 第十一章 非平衡态的统计理论11.1玻耳兹曼方程的弛豫时间近似；11.2气体粘滞现象；11.3金属电导率；11.4玻耳兹曼积分微分方程；11.5 H定理；11.6细致平衡原理与平衡态的分布函数。 （一）教学方法与学时分配绪论(2学时)第六章近独立粒子的最概然分布-（共6学时） 6.1粒子运动状态的经典描述 6.2粒子运动状态的量子描述 6.3系统微观运动状态的
9、描述 6.4等概率原理-2学时 6.5分布和微观状态 6.6玻耳兹曼分布-2学时 6.7玻色分布和费米分布 6.8三种分布的关系-2学时第七章玻耳兹曼统计-（共8学时） 7.1热力学量的统计表达式 7.2理想气体的物态方程 7.3麦克斯韦速度分布率-2学时 7.4能量均分定理 7.5理想气体的内能和热容量-2学时 7.6理想气体的熵 7.7固体热容量的爱因斯坦理论-2学时 7.8顺磁性固体 7.9负温度状态-2学时第八章玻色统计和费米统计-（共8学时） 8.1热力学量的统计表达式 8.2弱简并玻色气体和费米气体-2学时 8.3光子气体 8.4玻色爱因斯坦凝聚-2学时 8.5金属中的自由电子气体
10、 8.6简并理想费米气体简例 8.7准二维电子气体与量子霍尔效应-2学时第一章热力学的基本规律-（共10学时） 1.1热力学系统的平衡状态及其描述 1.2热平衡定律和温度-2学时 1.3物态方程 1.4准静态过程及其功的表达式 1.5内能、热量及热力学第一定律-2学时 1.6热容量和焓 1.7理想气体的内能 1.8理想气体的绝热过程 1.9理想气体的卡诺循环-2学时 1.10热力学第二定律 1.11卡诺定律 1.12热力学温标 1.13克劳修斯等式和不等式- -2学时 1.14熵和热力学基本方程 1.15理想气体的熵 1.16热力学第二定律的普遍表述 1.17熵增加原理及其应用-2学时 第二章
11、均匀系统的热力学性质-（共6学时） 2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 2.2麦氏关系及其应用 2.3气体的节流过程和绝热过程-2学时 2.4基本热力学函数的确定 2.5特性函数-2学时 2.6平衡辐射热力学 2.7磁介质热力学 2.8低温的获得-2学时第三章单元系的相变-（共8学时） 3.1热动平衡判据 3.2开系的热力学基本方程 3.3单元系的复相平衡条件-2学时 3.4单元复相系的平衡性质 3.5临界点和气液两相的转变-2学时 3.6液滴的形成 3.7相变的分类-2学时 3.8临界现象和临界指数 3.9朗道连续相变理论-2学时第四章多元系的复相平衡和化学平衡-（共6学时） 4.1多元系的热力学函数和热力学方程 4.2多元系的复相平衡条件 4.3吉布斯相律-2学时 4.4二元系相图举例 4.5化学平衡条件 4.6混合理想气体的性质-2学时 4.7理想气体的化学平衡 4.8热力学第三定律-2学时第五章不可逆过程热力学简介-（共2学时） 5.1局域熵产生率
