热力学统计物理学 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；

热力学统计物理【Thermodynamics and Statistical Physics】，兰州大学物理科学与技术学院物理学专业专业基础课，4学分。

（二）课程简介、目标与任务；

《热力学统计物理》从宏观及微观角度理解大量粒子组成的物理系统的基本性质及其微观基础，该课程的任务是让学生掌握热力学和统计物理的基本原理和研究方法。

（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。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。

（四）教材与主要参考书。 教材：

热力学?统计物理（第五版）；作者：汪志诚；高等教育出版社。 参考书目：

1）王竹溪，《热力学简程》，高教出版社，1964

2）王竹溪，《统计物理学导论》，第二版，高教出版社，1965 3）龚昌德，《热力学与统计物理学》，，高教出版社，1982 4）苏汝铿，《热力学与统计物理基础》，，复旦大学出版社，1990

5）Landau L.D. and Lifshitz E.M., Statistical Physics, Pergamon Press, 1958 6）Reif F., Fundamental of Statistical and Thermal Physics, McGraw Hill Book Company, 1965

7）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

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（一）章节详细内容 第一章 热力学的基本规律

第一节 热力学系统的平衡状态及其描述； 第二节 热平衡定律和温度； 第三节 物态方程 ；

第四节 准静态过程及其功表达式； 第五节 内能、热量和热力学第一定律； 第六节 热容量和焓； 第七节 理想气体的内能； 第八节 理想气体的绝热过程； 第九节 理想气体的卡诺循环； 第十节 热力学第二定律； 第十一节 卡诺定律； 第十二节 热力学温标；

第十三节 克劳修斯等式和不等式； 第十四节 熵和热力学基本方程； 第十五节 理想气体的熵；

第十六节 热力学第二定律的普遍表述； 第十七节 熵增加原理的简单应用。 第二章 均匀系统的热力学性质

第一节 内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分； 第二节 麦氏关系及其应用； 第三节 气体的节流过程和绝热过程； 第四节 基本热力学函数的确定； 第五节 特性函数； 第六节 平衡辐射热力学； 第七节 磁介质热力学； 第八节 低温的获得。 第三章 单元系的相变 第一节 热动平衡判据； 第二节 开系的热力学基本方程； 第三节 单元系的复相平衡条件；

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第四节 单元复相系的平衡性质； 第五节 临界点和气液两相的转变； 第六节 液滴的形成； 第七节 相变的分类；

第八节 临界现象和临界指数； 第九节 朗道连续相变理论。

第四章 多元系的复相平衡和化学平衡 第一节 多元系的热力学函数和热力学方程； 第二节 多元系的复相平衡条件； 第三节 吉布斯相律； 第四节 二元系相图举例； 第五节 化学平衡条件； 第六节 混合理想气体的性质； 第七节 理想气体的化学平衡； 第八节 热力学第三定律。

第五章 不可逆过程热力学简介 第一节 局域熵产生率； 第二节 昂萨格关系； 第三节 温差电现象。

第六章 近独立粒子的最概然分布 第一节 粒子运动状态的经典描述； 第二节 粒子运动状态的量子描述； 第三节 系统微观运动状态的描述； 第四节 等概率原理； 第五节 分布和微观状态； 第六节 玻耳兹曼分布； 第七节 玻色分布和费米分布； 第八节 三种分布的关系。 第七章 玻耳兹曼统计 第一节 热力学量的统计表达式； 第二节 理想气体的物态方程； 第三节 麦克斯韦速度分布率；

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