热学精品课程介绍

《热学》精品课程建设情况汇报课程负责人：张怀德课程组成员：王保全教授杨海莲硕士研究生讲师王红梅硕士研究生刘志华硕士研究生试验师刘辉兰在读硕士讲师各位专家各位领导：我们汇报分为五个问题：一、课程简介;二、师资结构；三、教学条件；四、教学状态；五、存在问题;一、课程简介热学是物理专来的一门重要的专业基础课,我自1983年担任该课程至今已有二十多年了，二十多年来我深深体会到搞好热学课程的教学,不仅关系到学生对热学知识的掌握,还关系到后续课程热力学为统计物理的学口。

特别对学生的物理学思维方式，创新能力的培养有不可估量的影响，基于热学课程的这一重要地位，加强热学课程建设有其特殊重要的意义。

因此,在热学教学过程中我通过不断转变的教育方法，在教学理念教学方法和教学质量上狠下功夫在教学内容和教学方法的改革方面做了一些工作。

二、师资结构《热学》课程现有教师6人，其中正教授2人,讲师3人，1名专职实验师，硕士生4人。

教师队伍结构比较合理。

二人曾在北京师范大学进修过相关课程,1人正在山东大学攻读硕士学位.年工作均在300学时以上，先后发表论文60余篇，省、校级科研课题6项，出版专著4部，其中有《热学》《力学》《普通物理学》《大学物理实验》等。

这些人先后在北京师范大学、华东师范大学、山东大学、山东师范大学等院校进修相关课程,或做访问学者，从而形成了一支结构合理的教学梯队。

三、教学条件为保证教学内容伯不断更新根据我院实际情况，我们多次修订过热学教学大纲,以保证知识的科学性,完整性和针对性，本课程以国家“十五"规划教材—-北京大学的李椿教授和面向21世纪教材—-南京大学的秦允豪教授所编《热学》为教材，并以九五重点教材-—赵凯华教授编写的《热学》为教参,先后对教学内容进行了多次增减。

并自制课件，不断更新电子教案。

充分利用热学实验使理论教学和实验教学有机结合.四、教学状态1、认真备课，我觉得编写教案组织教学是教师的极其重要的一个环节，每位老师都有自己的特色，都有自己的经验。

热学课程教学大纲一、课程说明课程名称：热学所属专业：物理学专业本科学生课程性质：大类平台课程学分：3分主要先修课程和后续课程：（1）先修课程：高等数学，力学。

（2）后续课程：热力学与统计物理，电磁学，原子物理学，固体物理。

课程简介、目标与任务：“普通物理学”课程是理科物理类专业的重要基础课，由力学、热学电磁学、光学和原子物理学这五个部分组成。

各个部分单独设课，“热学”是其中继“力学”后的第二门课程。

“普通物理学”课程的“目的是使学生系统地了解和掌握物理学的基本概念、基本原理、基本知识、基本思想“和方法，以及它们的实验基础；了解物理学的发展方向及物理学与其它自然科学和社会科学等的关系；培养学生进一步学好物理学的兴趣，提高学生的自学能力、分析和解决问题的能力；逐步帮助学生建立科学的自然观、世界观和方法论。

”“热学”课程在物理类专业一年级第二学期开设。

通过“热学”课程的学习，使学生认识物质热运动形态的特点、规律和研究方法，深刻地理解热运动的本质，较为系统地掌握热力学、气体动理论和物性学的基础知识，能独立解决今后学习中遇到的一般热学问题，为进一步学习电磁学、原子物理学、理论物理热力学和统计物理等后续课程打下良好的基础。

教材：《热学》（第二版），李椿等编，高等教育出版社，2008主要参考书：1. 《热学》（第二版）习题分析与解答，宋峰常树人编，高等教育出版社，20102. 《热学》（第二版）常树人编，南开大学出版社，20092.《热学教程》，包科达编，科学出版社，20073. 《热学》（第二版），张玉民编，科学出版社，20064.《新概念物理教程·热学》（第二版），赵凯华等编，高等教育出版社，20055.《普通物理学教程·热学》（第二版），秦允豪编，高等教育出版社，20046. 《热学》（第二版），李洪芳编，高等教育出版社，2001二、课程内容与安排绪论(1学时)第一节热学研究的对象和方法第二节热学发展简述主要内容:热学研究的对象热现象热运动热力学统计物理学气体动理学理论物性学热学研究的方法宏观量微观量宏观量与微观量的关系热学发展简史热学常用物理量的符号热学常用物理量的单位基本物理常量基本物理常量的国际推荐值物理量的数量级物质世界的层次分子的典型数据热学课程的特点【掌握】：热学研究的对象热运动热学研究的方法宏观量微观量宏观量与微观量的关系热学课程的特点【了解】：热学发展简史热学常用物理量的符号热学常用物理量的单位物理量的数量级分子的典型数据物质世界的层次【难点】：深入理解热学是适用于宏观和微观的普适理论宏观理论和微观理论的本质关系第一章温度（5学时）第一节平衡态状态参量第二节温度第三节气体的物态方程主要内容：平衡态热动平衡对平衡态的描述力学平衡热学平衡化学平衡相变平衡状态参量几何参量力学参量化学参量电磁参量热接触热平衡热动平衡的条件热力学第零定律温度及温标建立温标的要素水的冰点水的汽点水的三相点经验温标华氏温标摄氏温标理想气体温标热力学温标国际实用温标ITS-90 温度计液体温度计定体气体温度计定压气体温度计物态方程气体物态方程玻意耳定律阿伏伽德罗定律理想气体物态方程普适气体常量阿伏伽德罗常量玻尔兹曼常量洛施密特常量道尔顿分压定律混合理想气体的物态方程分体积定律平均摩尔质量体积分数压强分数摩尔质量分数质量分数物质的量分数混合理想气体的密度非理想气体物态方程范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯气体昂内斯方程【重点掌握】：平衡态热动平衡热动平衡的条件热力学第零定律温度及温标的概念理想气体物态方程范德瓦耳斯方程【掌握】：对平衡态的描述力学平衡热学平衡化学平衡相变平衡状态参量几何参量力学参量化学参量热接触热平衡建立温标的要素水的冰点水的汽点水的三相点经验温标理想气体温标热力学温标玻意耳定律阿伏伽德罗定律普适气体常量阿伏伽德罗常量玻尔兹曼常量洛施密特常量道尔顿分压定律混合理想气体的物态方程【了解】：国际实用温标ITS-90华氏温标摄氏温标温度计液体温度计定体气体温度计定压气体温度计各种物态方程平均摩尔质量体积分数压强分数摩尔质量分数质量分数物质的量分数混合理想气体的密度非理想气体物态方程昂内斯方程【难点】：平衡态热动平衡温度及温标概念的建立物态方程的建立第二章气体分子动理论的基本概念（6学时）第一节物质的微观模型第二节理想气体的压强第三节温度的微观解释第四节分子力第五节范德瓦耳斯气体的压强主要内容：气体动理学理论的基本论点分子论点热运动论点分子力论点统计论点布朗运动的微观解释统计规律性与涨落现象偶然性与必然性的关系统计性假设平均值加权平均统计平均理想气体的微观模型理想气体压强公式的推导气体压强的微观解释用不同的简化模型推导理想气体压强公式理想气体分子平均平动动能与热力学温度的关系温度的微观解释对理想气体定律的推证阿伏伽德罗定律道尔顿分压定律分子间力伦纳德－琼斯模型短程力分子间力势能常用分子间力势能模型微观粒子的弹性碰撞模型分子有效直径分子直径与热力学温度的关系分子间力的平衡距离分子间斥力的有效作用距离分子间引力的有效作用距离分子间力的典型数据分子体积引起的修正分子间引力所引起的修正范德瓦耳斯常量b 范德瓦耳斯常量a范德瓦耳斯气体的压强范德瓦耳斯气体的压强与理想气体的压强范德瓦耳斯方程的适用范围范德瓦耳斯气体的摩尔体积【重点掌握】：气体动理学理论的基本论点理想气体的微观模型气体压强的微观解释温度的微观解释【掌握】：理想气体压强公式的推导用不同的简化模型推导理想气体压强公式理想气体分子平均平动动能与热力学温度的关系对理想气体定律的推证常用分子间力势能模型微观粒子的弹性碰撞模型分子有效直径的概念分子体积引起的修正分子间引力所引起的修正范德瓦耳斯气体的压强【了解】：布朗运动的微观解释分子间力来源分子直径与热力学温度的关系分子间力的平衡距离分子间斥力的有效作用距离分子间引力的有效作用距离分子间力的典型数据范德瓦耳斯常量b范德瓦耳斯常量a范德瓦耳斯方程的适用范围【一般了解】：偶然性与必然性的关系统计性假设算术平均几何平均加权平均统计平均范德瓦耳斯气体的压强与理想气体的压强用迭代法计算范德瓦耳斯气体的摩尔体积【难点】：各种简化模型的建立方式物体内分子之间的相互作用和分子的热运动决定其宏观性质理想气体压强公式的推导宏观量的微观本质第三章气体分子热运动速率和能量的统计分布（11学时）第一节气体分子的速率分布率第二节用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布律第三节玻尔兹曼分布律重力场中微粒按高度的分布第四节能量按自由度均分定理主要内容：分布函数速率分布函数速率分布函数的归一化条件麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布曲线的特征麦克斯韦速率分布律的适用范围随机事件概率概率加法定理概率乘法定理概率分布函数气体分子的最概然速率麦克斯韦速率分布函数的约化形式用麦克斯韦速率分布函数求平均值气体分子的平均速率和方均速率用麦克斯韦速率分布函数求分子数误差函数的计算气体分子速率其他特征速率麦克斯韦速度分布律麦克斯韦速度分布曲线的特征麦克斯韦速度分布函数的约化形式速度空间麦克斯韦速度分布函数与麦克斯韦速率分布函数的关系麦克斯韦速度分布函数的定义域气体分子速度分量的最概然值、平均值和方均根值分子通量公式泻流分子束泻流存在的条件麦克斯韦发射分布麦克斯韦发射分布的约化形式麦克斯韦速率分布律的实验验证密勒和库士实验葛正权实验等温大气等温气压公式气压计和高度计玻尔兹曼分布律重力场中微拉按高度的分布阿伏伽德罗常量的测定大气标高大气粒子总数大气的温度结构标准大气负绝对温度自由度分子运动的自由度分子的平动自由度分子的转动自由度分子的振动自由度刚性分子和非刚性分子的自由度线形分子和非线形分子的自由度能量均分定理理想气体的内能理想气体热容的经典理论能量均分定理的应用限度量子理论对气体热容量的解释【重点掌握】：麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速度分布律玻尔兹曼分布律能量均分定理【掌握】：麦克斯韦速率分布曲线的特征麦克斯韦速率分布律的适用范围气体分子的最概然速率用麦克斯韦速率分布函数求平均值、气体分子的平均速率和方均速率用麦克斯韦速率分布函数求分子数麦克斯韦速度分布曲线的特征分子通量公式等温大气等温气压公式重力场中微拉按高度的分布分子运动的自由度理想气体的内能理想气体热容的经典理论【了解】：分布函数随机事件概率概率加法定理概率乘法定理气体分子特征速率的量纲分析麦克斯韦速率分布函数的约化形式麦克斯韦发射分布麦克斯韦速率分布律的实验验证密勒和库士实验葛正权实验大气标高能量均分定理的应用限度量子理论对气体热容量的解释【一般了解】：误差函数的计算麦克斯韦发射分布的约化形式阿伏伽德罗常量的测定大气粒子总数大气总质量大气的温度结构大气的均质层标准大气负绝对温度【难点】：速率分布函数及分布函数的统计意义麦克斯韦速率及速度分布律函数的统计意义及应用玻尔兹曼分布律的统计意义及应用第四章气体内的输运过程（5学时）第一节气体分子的平均自由程第二节输运过程的宏观规律第三节输运过程的微观规律主要内容：气体分子的碰撞频率气体分子的碰撞截面气体分子的平均自由程气体分子的平均相对速率与平均速率的关系分子的自由程分布函数穿过指定截面的分子的平均自由程分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离黏性现象牛顿黏性定律黏度系数黏性现象的微观解释热传导现象傅里叶定律热导率热传导现象的微观解释热传导与电传导扩散现象菲克定律扩散系数扩散现象的微观解释黏度系数、热导率、扩散系数与压强的关系黏度系数、热导率、扩散系数与温度的关系黏度系数、热导率、扩散系数彼此之间的关系黏度系数、热导率、扩散系数的数量级低压下气体的黏性现象低压下气体的热传导现象容器对其内的低压气体分子的碰撞频率和平均自由程的限定估算分子有效直径的方法的比较分子热运动的典型数据【重点掌握】：气体分子的碰撞频率气体分子的碰撞截面气体分子的平均自由程黏性现象热传导现象扩散现象【掌握】：牛顿黏性定律及其微观解释傅里叶定律及其微观解释菲克定律及其微观解释低压下气体的黏性现象低压下气体的热传导现象容器对其内的低压气体分子的碰撞频率和平均自由程的限定【了解】：黏度系数、热导率、扩散系数与压强、温度的理论和实验比较黏度系数、热导率、扩散系数彼此之间的关系黏度系数、热导率、扩散系数的数量级估算分子有效直径的方法的比较分子热运动的典型数据【一般了解】：穿过指定截面的分子的平均自由程分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离的概念【难点】：气体分子的碰撞频率、气体分子的碰撞截面、气体分子的平均自由程的概念的建立分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离第五章热力学第一定律（10学时）第一节热力学过程第二节功第三节热量第四节热力学第一定律第五节热容焓第六节气体的内能焦耳-汤姆孙实验第七节热力学第一定律对理想气体的应用第八节循环过程和卡诺循环主要内容：热力学过程准静态过程非静态过程作功体积功作功的计算过程曲线示功图广义坐标广义位移广义力广义功绝热过程绝热功内能热量传热传热的计算热容量比热容摩尔热容焓作功与传热都是过程量作功与传热的等当性热力学第一定律能量守恒定律第一类永动机符号规定焦耳实验绝热自由膨胀过程等内能过程理想气体的内能焦耳－汤姆孙实验绝热节流膨胀过程等焓过程焦耳－汤姆孙效应焦耳－汤姆孙系数理想气体的焓反转温度理想气体的宏观定义迈耶关系热功当量的测定热力学第一定律对理想气体的应用等体过程等压过程等温过程绝热过程多方过程等热容过程直线过程理想气体绝热过程方程泊松公式循环热机的工作原理正循环的效率制冷机与热泵的工作原理逆循环的制冷系数符号规定卡诺热机卡诺循环理想气体卡诺循环的效率理想气体逆向卡诺循环的制冷系数奥托循环狄塞尔循环斯特林循环回热式循环热机与热泵的组合应用【重点掌握】：热力学过程准静态过程作功体积功作功的计算绝热功内能热量热容量比热容摩尔热容焓理想气体的宏观定义迈耶关系热力学第一定律对理想气体的应用循环热机的工作原理正循环的效率逆循环的制冷系数【掌握】：理想气体的内能理想气体绝热过程方程泊松公式【难点】：绝热过程多方过程第六章热力学第二定律（6学时）第一节热力学第二定律第二节热现象过程的不可逆性第三节热力学第二定律的统计意义第四节卡诺定理第五节热力学温标第六节应用卡诺定理的例子主要内容：热力学第二定律开尔文表述克劳修斯表述第二类永动机热力学第二定律的适用范围热力学第二定律两种表述的等效性可逆过程不可逆过程各种不可逆过程互相关联热力学第二定律的实质论证过程的不可逆性的方法不可逆过程的特点孤立系统宏观状态和微观状态气体自由膨胀的不可逆性热力学第二定律的统计意义卡诺定理可逆卡诺循环的效率不可逆卡诺循环的效率对于制冷机类似卡诺定理的结论卡诺定理的推广任意正循环的效率卡诺定理的应用热力学温标的引入热力学温标与理想气体温标和摄氏温标的关系内能随体积的改变与物态方程的关系定压摩尔热容与定体摩尔热容的关系【重点掌握】：热力学第二定律开尔文表述克劳修斯表述热力学第二定律两种表述的等效性可逆过程不可逆过程热力学第二定律的实质卡诺定理【掌握】：孤立系统宏观状态和微观状态气体自由膨胀的不可逆性热力学第二定律的统计意义【难点】：论证过程的不可逆性的方法不可逆过程的特点第七章固体（1学时）第一节晶体第二节晶体中粒子的结合力和结合能第三节晶体中粒子的热运动主要内容：物质的聚集态凝聚体固体液体气体晶体与非晶体单晶体和多晶体长程有序晶体中粒子的结合力晶体弹性的微观解释晶体中粒子的热运动热振动杜隆－珀蒂定律晶体热膨胀的微观解释晶体线膨胀率的计算非晶态固体过冷液体短程有序【重点掌握】：晶体中粒子的热运动热振动杜隆－珀蒂定律【掌握】：晶体与非晶体单晶体和多晶体晶体中粒子的结合力晶体弹性的微观解释晶体热膨胀的微观解释第八章液体（4学时）第一节液体的微观结构液晶第二节液体的彻体性质第三节液体的表面性质主要内容：液体与晶体和气体的比较液体的宏观特征液体的微观结构定居时间液体各向同性液晶外界因素对液晶的影响显示技术液体的表面性质表面张力表面层表面张力的微观解释表面张力系数影响表面张力系数的因素表面活性物质球形液面下的附加压强拉普拉斯公式柱形液面下的附加压强马鞍形液面下的附加压强接触角润湿和不润湿附着层附着力和内聚力润湿和不润湿的微观解释毛细现象毛细管【重点掌握】：液体的表面性质表面张力表面层表面张力的微观解释表面张力系数球形液面下的附加压强接触角毛细现象【掌握】：润湿和不润湿附着层附着力和内聚力润湿和不润湿的微观解释第九章相变（5学时）第一节单元系一级相变的普遍特征第二节气液相变第三节克拉珀龙方程第五节范德瓦耳斯等温线对比物态方程第六节固液相变第七节固气相变三相图主要内容：元单元系二元系多元系相相变一级相变单元系一级相变相变中体积的改变相变潜热内潜热和外潜热汽化蒸发气液等温相变饱和蒸气与液体平衡汽化曲线相平衡曲线饱和蒸气压影响饱和蒸气压的因素饱和蒸气压与液面曲率的关系凝结过冷蒸气亚稳态凝结核云雾的形成云室沸腾沸腾的条件过热液体亚稳态汽化核泡室暴沸临界等温线临界点临界态临界参量临界温度临界压强临界摩尔体积克劳修斯—克拉珀龙方程沸点与压强的关系正常沸点高压锅蒸气压方程由蒸气压方程求潜热沸点与海拔高度的关系兰州市区水的沸点熔点与压强的关系正常熔点范德瓦耳斯等温线亚稳平衡范德瓦耳斯气体的临界参量临界系数由临界参量确定范德瓦耳斯常量对应态对应态定律熔化凝固熔化曲线凝固时体积的改变升华凝华升华曲线升华与蒸发升华热与汽化热和熔化热的关系三相点相图三相图【重点掌握】：单元系一级相变相变中体积的改变相变潜热克劳修斯—克拉珀龙方程【掌握】：气液等温相变饱和蒸气与液体平衡汽化曲线相平衡曲线【难点】：临界等温线临界点临界态临界参量范德瓦耳斯等温线亚稳平衡制定人：蔡让岐毛延哲审定人：批准人：日期：。

热学李椿第三版复习资料热学李椿第三版复习资料热学是物理学中的一个重要分支，它研究的是热量的传递、转化和相互作用。

而李椿的《热学》第三版是热学领域的经典教材之一，被广大学生和研究者所喜爱和使用。

本文将介绍《热学》第三版的复习资料，帮助读者更好地掌握和理解热学知识。

首先，我们来了解一下《热学》第三版的内容结构。

该教材分为七个章节，分别是热力学基础、理想气体的热力学、热力学第一定律、理想气体的过程、热力学第二定律、热力学函数和相变等。

每个章节都涵盖了热学领域的重要知识点，从基础概念到高级理论都有所涉及。

在复习《热学》第三版时，我们可以按照章节的顺序进行学习和总结。

首先，我们可以重点关注热力学基础这一章节。

在这一章节中，我们可以学习到热力学的基本概念和基本定律，如温度、热量、功、内能等。

同时，还可以了解到热力学系统的性质和状态方程等内容。

通过对这些基础知识的掌握，我们可以为后续章节的学习打下坚实的基础。

接下来，我们可以深入学习理想气体的热力学。

理想气体是热学领域中的一个重要概念，它在实际应用中具有广泛的意义。

在这一章节中，我们可以学习到理想气体的状态方程、内能、焓、熵等热力学函数的计算方法。

同时，还可以了解到理想气体的特殊过程和理想气体的热力学性质等内容。

通过对理想气体的热力学的学习，我们可以更好地理解和应用热力学知识。

在热力学第一定律这一章节中，我们可以学习到能量守恒定律在热学领域中的应用。

通过学习热力学第一定律，我们可以了解到热力学系统内能的变化和热量、功的关系。

同时，还可以学习到热力学过程中的能量转化和能量传递等内容。

通过对热力学第一定律的学习，我们可以更好地理解和分析热力学系统的能量变化。

在理想气体的过程这一章节中，我们可以学习到理想气体在不同过程中的热力学性质。

通过学习理想气体的过程，我们可以了解到等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程等不同过程中的热力学性质和计算方法。

同时，还可以学习到理想气体的循环过程和热机效率等内容。

热学热学 - 基本简介热学图册热学作为物理学的⼀门分⽀学科，其任务是研究与物质冷热程度有关的以热现象为主要标志的物质热运动规律。

热学在建⽴发展过程中孕育产⽣的热⼒学和统计物理学知识与⽅法是研究多体问题的有效⼿段，从⽽成为现代物理的重要基础。

近年来由于计算机⽹络的普及，使得现代远程教育⼯程形成开放式教育⽹络，其发展极为迅速，这对充分利⽤和优化中国教育资源，构建终⾝教育体系，普及与提⾼全民素质，降低教育成本，让民众充分享有受教育的权利和条件等都有深远的影响。

对中国⼭西芮城西侯度旧⽯器时代遗址的考古研究，说明⼤约180万年前⼈类已开始使⽤⽕；约在公元前⼆千年中国已有⽓温反常的记载；在公元前，东西⽅都出现了热学领域的早期学说。

中国战国时代的邹衍创⽴了五⾏学说，他把⽔、⽕、⽊、⾦、⼟称为五⾏，认为这是万事万物的根本。

古希腊时期，赫拉克利特提出：⽕、⽔、⼟、⽓是⾃然界的四种独⽴元素。

这些都是⼈们对⾃然界的早期认识。

1714年，华伦海特改良⽔银温度计，定出华⽒温标，建⽴了温度测量的⼀个共同的标准，使热学⾛上了实验科学的道路。

经过许多科学家两百年的努⼒，到1912年，能斯脱提出热⼒学第三定律后，⼈们对热的本质才有了正确的认识，并逐步建⽴起热学的科学理论。

历史上对热的认识，出现过两种对⽴的观点。

18世纪出现过热质说，把热看成是⼀种不⽣不灭的流质，⼀个物体含有的热质多，就具有较⾼的温度。

与此相对⽴的是把热看成物质的⼀种运动的形式的观点，俄国科学家罗蒙诺索夫指出热是分⼦运动的表现。

针对热质说不能解释摩擦⽣热的困难，许多科学家进⾏了各种摩擦⽣热的实验，特别是朗福德的实验，他⽤钝钻头钻炮筒，因钻头与炮筒内壁摩擦，在⼏乎没产⽣碎屑的情况下使⽔沸腾；1840年以后，焦⽿做了⼀系列的实验，证明热是同⼤量分⼦的⽆规则运动相联系的。

焦⽿的实验以精确的数据证实了迈尔热功当量概念的正确性，使⼈们摈弃了热质说，并为能量守恒定律奠定了实验基础。

《热学》绪论共0.5讲热学发展简史一、热学发展简史在远生活钻木器、古时代，上就接取火铁器和人们触到许且用火陶器。

在生产多热现制造出和象：铜商周的青铜器1.官窑:南宋2定窑宋河北曲阳宋2.定窑:宋,河北曲阳宋代五3.汝窑:宋,河南宝丰五大4.哥窑:南宋,浙江龙泉大名窑窑5.均窑:宋,河南禹县19汽命人在的世纪机是的主类自改造重大广泛的第一次要标志，使用火自然方胜利。

瓦特早期蒸汽机使用蒸工业革这是以后，面取得61807年，热机被美国人富尔顿应用于轮船.718223年被用于火车和铁路。

89但由于古代和中世纪的生产发展缓慢，十八世纪初之前，热学还不能作为一门科学建立起来。

热学的早期史，开始于18世纪初直到19世纪中叶，这个时期积累了大量的实验和观察事实。

关于热的本性展开了研究和争论，为热力学理论的建立作了准备，在19世纪前半叶出现的热机理论和热功相当原理已经包含了热力学的基本思想。

热是什么？10用热做功——存在限制否？第二时期从19世纪中叶到19世纪70年代末。

这个时期发展了唯象热力学。

这些理论的诞生直接与热功相当原理有关。

热功相当原理奠定了热力学第一定律的基础。

它和卡诺理论结合，导致了热力学第二定律卡诺Sadi Carnot 的形成。

卡诺循环11克劳修斯ClausiusR.R. Clausius熵的引入12热的微观图象？热功相当原理跟微粒说（唯动说）结合则导致了分子运动论的建立。

而在这段时期内唯象热力学和分子运动论的发展还是彼此隔绝的。

的发展还是彼此隔绝的麦克斯韦James Clerk Maxwell分子速度分布律13统计物理第三时期是唯象热力学的概念和分子运动论的概念结合的结果，最终导致了统计热力学的产生。

它开始于19世纪玻耳兹曼70年代末玻尔兹曼的经典工作，止于20世纪初。

这时出现了吉布斯在统计力学方面的基础工作。

Ludwig Boltzmann从20世纪30年代起，热力学和统计物理学进入了第四个时期，这个时期内出现了量子统计物理学和非平衡态理论，形成了现代理论物理学最重要的一个部门。

《热学》课程教学大纲一、课程基本信息英文名称 Thermal Physics 课程代码 PHYS1002课程性质 专业必修课程 授课对象 物理学学 分 3学分 学 时 54学时主讲教师 修订日期 2021年9月指定教材 李椿等，热学（第3版）[M]， 北京：高等教育出版社，2015.二、课程目标（一）总体目标：让学生了解热力学和统计物理学的基本知识和基本概念，掌握由宏观的热力学定律和从物质的微观结构出发来研究宏观物体的热的性质的研究方法，了解宏观可测量量与微观量的关系以及如何把宏观规律与微观解释相联系的方法。

在教学中通过对热学相关问题的深入讨论、物理前沿课题、新技术应用的教学和讨论，强化学生对热学基本概念和基本原理的理解，使学生体会物理学思想及科学方法，更好地理解科学本质，形成辩证唯物主义世界观和科学的时空观，培养学生科学思维能力，分析问题和解决问题能力。

（二）课程目标：课程目标1：通过系统的学习热学的基本规律，让学生掌握物体内部热学的普遍规律，以及热运动对物体性质的影响。

课程目标2：体会该课程理论体系建立过程中的物理思想方法，培养学生模型建构、分析与综合、推理类比等科学思维方法，掌握研究宏观物体热性质的宏观描述方法(热力学)和微观描述方法(统计物理学)，为学习后续课程和独力解决实际问题打下必要的基础。

课程目标3：应用热学理论分析讨论固、液、气相变中的问题，适当介绍一些与本课程相关的前沿课题，培养学生科学探究能力。

课程目标4：通过学习和了解热学发展史、重大科学事件和物理学家故事等，体会物理学家的物理思想和科学精神，培养学生的爱国热情，探索未知、追求真理、永攀高峰的责任感和使命感。

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求（及对应关系说明）课程目标1 第一章 温度第二章 气体分子动理论的基本概念第三章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律第四章 气体内的输运过程第五章 热力学第一定律第六章 热力学第二定律第八章 液体第九章 相变7-2具有终身学习的意识，了解物理学前沿和物理教学领域及国际发展动态。

学院主讲教师授课专业物理学课程名称热学课程类别必修课周次8节次1本次课的教学内容§5.4热力学第一定律1.热力学第一定律2.内能3.热力学第一定律表达式说明：对教学内容进行概况性表述本次课的教学目标知识目标：1.理解内能的物理意义；2.深刻理解热力学第一定律育人目标：1.通过讲解热力学第一定律，使学生们领悟自然辩证法对自然科学具有指导作用，自然科学只有在辩证唯物主义哲学的指导下，才能沿着正确的方向发展，否则就要多走弯路，甚至误入歧途。

2.通过讲解热力学第一定律的表达式，让学生们明白要确立正确的价值观、人生观。

说明：包含专业教学目标和“课程思政”的教学目标（育人目标）“课程思政”教育内容举例：1.文明——严谨、求真、务实2.爱国——责任意识教学设计（教学内容与德育元素结合）标题（第1-2分钟）课程教学内容设计热力学第一定律的内容（第3-4分钟）结合课程内容融入【德育1：文明——严谨、求真、务实】教学设计（教学内容与德育元素结合）【案例1——】结合热力学第一定律的提出的科学发展史和唯物辩证法对能量守恒和转化定律进行讲解，使学生了解到唯物辩证法的巨大力量，也让学生意识到迪科尔、恩格斯等哲学家严谨、求真、务实的态度。

（第5-12分钟）课程教学内容设计内能、热力学第一定律的表达式（第13-15分钟）结合课程内容融入【德育2：爱国——责任意识】【案例2——】通过讲解热力学第一定律的表达式，使学生明白只有国家富强了我们才能更有尊严。

而我们每一位公民有责任也有义务为国家的发展添砖加瓦，应该承认对社会贡献越大，就更能体现人生的价值。

每个人就相当于一个热力学系统，对社会做的贡献就相当于公式中对外做的功，想使功增大就需要从外界吸收更多的热量，而热量就相当于科学知识。

因此一定要努力学习，提高自我修养，为国家的发展做出更大的贡献。

说明：1.要同步设计课程教学内容（可以简写）；2.课程设计中融入的德育元素的时间段和所用时间，按实际情况来确定；3.结合课程内容融入的德育元素要与“课程思政”教育内容一一对应；4.重点要通过案例表述课程内容与德育元素是怎么结合来达到育人的目的。

《热学》教学大纲课程类别：专业基础课程性质：必修英文名称：Thermal Physics总学时：48 讲授学时：48 实验（上机、设计、实训、见习等）学时：0 学分：3先修课程：力学、高等数学适用专业：物理学开课单位：物理科学与技术学院一、课程简介本课程为物理学专业一门专业基础课程，通过学习本课程，使学生掌握基本的与热相关的理论，主要包括宏观的热力学基础知识和微观的物质热运动的分子物理学。

内容包括热力学第一、第二定律，速度分布率，输运理论基础。

为进一步学习电磁学、原子物理学和热力学与统计物理学打下良好基础。

二、教学内容及基本要求第一章：绪论（1 学时）教学内容：1热学研究的对象和方法2热学发展简述教学要求：了解热学发展史。

授课方式：讲授+自学第二章：温度（4 学时）教学内容：1平衡态2温度3气体的物态方程教学要求：1了解热学的研究对象和研究方法；2掌握平衡态的概念，明确热力学平衡与机械平衡的区别与联系；3掌握温度的宏观含义、理想气体温标，理解经验温标对测温物质及其物理属性的依赖性；4掌握理想气体状态方程及其应用授课方式：讲授第三章：气体分子动理论的基本概念（7 学时）教学内容：1物质的微观模型2理想气体的压强3温度的微观解释4分子力5范德瓦耳斯气体的压强教学要求：1了解物质的分子结构模型2掌握理想气体及其压强的实质3掌握温度的微观实质及其对理想气体定律的推论4理解分子力的简化模型、分子力曲线及势能曲线5掌握范德瓦耳斯方程授课方式：讲授+演示第四章：气体分子热运动速率和能量的统计分布律（6 学时）教学内容：1气体分子的速率分布律2用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布律3玻尔兹曼分布律重力场中微粒按高度的分布4能量按自由度均分定理教学要求：1掌握麦克斯韦速率分布律2了解气体分子速率分布律的实验验证3掌握波尔兹曼分布律4掌握能量按自由度均分定理5掌握气体内能的微观意义授课方式：讲授+演示第五章：气体内的输运过程（5 学时）教学内容：1气体分子的平均自由程2输运过程的宏观规律3输运过程的微观解释教学要求：1掌握气体分子的碰撞频率与平均自由程的概念2了解输运过程的宏观规律3掌握输运过程的微观规律授课方式：讲授+演示第六章：热力学第一定律（12 学时）教学内容：1热力学过程2功3热量4热力学第一定律5热容焓6气体的内能焦耳-汤姆逊实验7热力学第一定律对理想气体的应用8循环过程和卡诺循环教学要求：1掌握热力学过程特别是准静态过程的概念2掌握准静态过程功的表达式及功的图示3掌握功、热量和内能概念的含义及三者间的区别4掌握热力学第一定律的意义及其数学表达式5理解热容量的定义6掌握应用热力学第一定律分析热力学过程的基本方法7掌握循环过程、卡诺循环及其效率授课方式：讲授+演示第七章：热力学第二定律（7 学时）教学内容：1热力学第二定律2热力学过程的不可逆性3热力学第二定律的统计意义4卡诺定理5热力学温标6应用卡诺定理的例子教学要求：1掌握热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述，理解两种表述的一致性；2掌握可逆过程及不可逆过程的概念及热力学第二定律的实质；3了解热力学第二定律的统计意义；4掌握卡诺定理及其意义；5理解热力学温标的定义及其与理想气体温标的关系。