《热学》教学大纲
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华 东 师 范 大 学 课 程 教 学 大 纲
热学 （Thermodynamics）
一、 课程的目的、任务
《热学》是物理学专业的一门基础课，是普通物理学的一个重要组成部分。通过本课程的学习，使学生系统地掌握热学的基本概念和基本知识，建立起鲜明的物理图象，熟悉热学理论的一些实际应用，培养学生分析和解决一般热学问题的能力。本课程既为热力学与统计物理学等后续课程的学习打下基础，又为学生毕业后从事科学研究、教学和技术工作提供基本的热学知识。
教学任务：
要求学生掌握气体在气体在平衡态下的各种性质，以及由非平衡过渡到平衡的变化过程即输运过程。掌握从分子动理论观点揭示宏观量的微观本质，定量地建立宏观量与微观量之间的关系；掌握平衡态下气体分子热运动速率和能量的统计分布规律，初步建立起统计概念和统计方法的思想。
通过学习，要求学生对热力学的第零、第一、第二这三个基本定律有较为深刻的理解。掌握由第零定律建立温度的科学的定义；掌握第一定律对理想气体各种过程中能量转换规律的应用；要求学生从宏观（克劳修斯熵）到微观（玻耳兹曼熵）理解熵和熵增原理，理解热力学第二定律的统计意义，深刻认识第二定律所揭示的实际自然过程进行的方向性问题的实质。
二、 课程内容
绪论： 热学的研究对象；热力学系统的宏观描述和微观描述；热学发展史。
第一章 温度：平衡态及状态参量；温度； 气体的物态方程。
第二章 气体分子动理论的基本概念：物质的微观模型；理想气体的压强；温度的微观解释 ；范德瓦尔斯气体的压强。
第三章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律：气体分子的速率分布律；实验验证麦克斯韦速度分布率；玻尔兹曼分布律；能量按自由度均分原理。
第四章 气体内的输运过程：气体分子的平均自由程；输运过程的宏观规律；输运过程的微观解释。
第五章 热力学第一定律：热力学过程；功、内能和热量；热力学第一定律；气体的内能 焦耳一汤姆孙实验；热力学第一定律对理想气体的应用；循环过程和卡诺循环 。
第六章 热力学第二定律：热力学第二定律及其微观意义；卡诺定理；热力学温标；应用卡诺定理的例子；熵；热力学第二定律的统计意义；熵增加原理。
第七章 固体：晶体；晶体中粒子的结合力和结合能；晶体中粒子的热运动。
第八章 液体：液体的微观结，液晶；液体的彻体性质；液体的表面性质。 华 东 师 范 大 学 课 程 教 学 大 纲
三、教学方式、实践环节的特色：结合本课程的教学内容，以多媒体教学为主要手段，以课堂讲授为主，辅以课堂讨论等形式。主讲部分占90%左右，全部使用电子教案，采用PPT与板书相结合的方式。讨论部分占10%左右，讨论内容包括预设与授课内容相关的讨论题及学生提出的疑难问题，进行若干次较为深入细致的课堂讨论，从而进一步加深学生对所授内容的理解，激发学习的热情和兴趣。
四、教材及参考书目：
推荐教材：
1、李椿等，《热学》，高等教育出版社
教学参考书：
1. 秦允豪，《热学》，高等教育出版社
2. 赵凯华等，《热学》，高等教育出版社
3. 黄淑清等， 《热学教程》，高等教育出版社
4. 王竹溪，《热力学》，北京大学出版社
5. 张玉民等，《热学》，科学出版社
6. 李洪芳，《热学》，复旦大学出版社
7. 包科达，《热物理学基础》，高等教育出版社
五、考核方式与评价结构比例：
考核总成绩为平时成绩+期末考试成绩。其中，平时出勤及作业情况占20%，期中考试成绩占20%，期末考试成绩占60%。考试形式为闭卷。
六、讲授大纲：
本课程教学周18周，每周3学时，共计54学时。各周讲授纲要为：
第一周（2学时）：绪论；平衡态及状态参量。
第二周（4学时）：温度； 气体的物态方程。
第三周（2学时）：物质的微观模型；理想气体的压强。
第四周（4学时）：温度的微观解释 ；范德瓦尔斯气体的压强。
第五周（2学时）：气体分子的速率分布律。
第六周（4学时）：麦克斯韦速度分布律；玻尔兹曼分布律。
第七周（2学时）：能量按自由度均分原理。
第八周（4学时）：气体分子的平均自由程；输运过程的宏观规律。
第九周（2学时）：输运过程的微观解释。
第十周（4学时）：热力学过程；功、内能和热量；热力学第一定律；气体的内能、焦耳一汤姆孙实验；
第十一周（2学时）：热力学第一定律对理想气体的应用。
第十二周（4学时）：；循环过程和卡诺循环。热力学第二定律及其微观意义。 华 东 师 范 大 学 课 程 教 学 大 纲
第十三周（2学时）：卡诺定理；热力学温标。
第十四周（4学时）：应用卡诺定理的例子；熵。
第十五周（2学时）：热力学第二定律的统计意义；熵增加原理。
第十六周（4学时）：晶体；晶体中粒子的结合力和结合能；晶体中粒子的热运动。
第十七周（2学时）：液体的微观结，液晶；液体的彻体性质。
第十八周（4学时）：液体的表面性质。
第十九周（2学时）：总复习。
第二十周（2学时）：期末考试。
七、教学时数分配：
章次 绪论 一 二 三 四 五 六 七 八
学时 2 4 6 8 6 8 10 4 6
大纲制订人：蒋冬梅
华东师范大学物理与材料科学学院
