热力学与统计物理B课程教学大纲
时间：2020-11-17 12:59:01 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
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。
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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， 1990
Landau L. D. and Lifshitz E. M., Statistical Physics, Pergamon Press, 1958.
Reif F., Fundamental of Statistical and Thermal Physics, McGraw Hill Book Company, 1965
L. 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 多元系的复相平衡和化学平衡
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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 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。
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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描述
§ 6.4 等 概率 原理 -----------------------------------------
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学 时
§6.5 分布和微观状态
§ 6.6 玻 耳兹 曼分 布 ----------------
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