热力学与统计物理学教学大纲

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《热力学与统计物理学》教学大纲

Thermodynamics and Statistical Mechanics

课程编号: 适用专业:物理学(本科)

学时数:64 学分数:4 执笔者:郑燕

一、课程性质和目的

1、课程的性质:

热力学与统计物理学是物理学专业一门理论必修主干课。

2、课程的目的:

本课程的目的在于针对热运动的特点,建立一套热力学和统计物理的基本知识和思想方法,从而为研究热运动的规律、与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化打下基础,为进一步学习固体物理、天体物理等学科作好准备。

二、课程的基本要求

(1)首先必须使学生建立概率论方法的观念。热力学统计物理研究由大量微观粒子或准粒子组成的,具有大量随机变化自由度的宏观系统。由于系统的自由度数目非常大和自由度的随机性,即使我们彻底地掌握了单个粒子的运动规律和粒子间相互作用的规律,也不可能写出全部运动方程,更无法准确知道并利用全部初始条件求解运动方程。必须明确的是,不能用纯粹力学方法研究有大量随机自由度的宏观系统,不仅是由于技术上的困难,更重要的是,由于大量随机自由度的存在,导致性质上出现全新的规律。因此研究这类系统的方法必须有本质上的改变,即由确定论的方法改变为概率论的方法。

(2)掌握热力学的基本规律和统计物理的基本理论,理解系统的各种平衡条件和正则分布,了解系统的相变理论,非平衡态统计和涨落理论。会用来解决一些基本的和专业有关的热运动方面的问题。

(3)使学生掌握科学的学习方法,真正达到从学会到会学。可采用从“渗透式”逐步推广到“体会式”的教学法,培养学生有较强的独立思考能力和创造能力,较快进入科学发展的前沿,养成辩证唯物主义的世界观和方法论。

三、课程教学基本内容及各章的基本要求

按照课程建设的总体要求,本着“先进、有效、有用”的原则,按照删、并、减、增、留的“五字方针”对物理学专业的重要基础理论主干课程《热力学与统计物理学》进行认真清理与重构,在此基础上编写出本教学大纲。讲授内容和学时分配如下。

第零章 绪论(1学时)

基本要求

(1)热力学与统计物理学的研究对象、研究方法及发展的前沿动态;

(2)学习热力学与统计物理学的意义、目标、方法。

第一章 热力学的基本定律(12学时)

1、基本要求

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