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热  学 [教学大纲]
02020002《热学》教学大纲                   学分:2    学时:32
一.课程目的与要求
1. 目的
本课程是物理类专业的一门重要的基础理论课,主要任务是从宏观和微观的角度系统地阐述热现象的基本概念和基本规律。通过本课程的学习使学生对热学的基本内容有一个较为全面的认识,并能提高学生运用数学工具解决物理问题的能力以及抽象思维的能力,为学习后继的普通物理、理论物理课程打好基础。
2. 要求
(1)了解热学发展简史,掌握热学基本概念和物质的凝聚态形式;
    (2)掌握气体热平衡态的统计分布率;
    (3)掌握气体内的输运过程;            
(4)掌握热力学第一定律、热力学第二定律。
二.课程内容及学时分配
    理论讲授                                                       28学时
    习题课及复习                                                    4学时
    1. 引言                                                        (0.5学时)
热学研究的对象和方法(C),热运动(C),宏观和微观研究方法的区别与联系(C)。
    2. 热学基本概念                                               (3+0.5学时)
平衡态(A),状态参量(A),热平衡(A),热力学第零定律(A),温度(A),温标(A),经验温标的建立(B),气体温度计(B),理想气体温标定义(B),热力学温标(C),摄氏温标(A),华氏温标(C),国际温标(C),玻意尔定律(A),理想气体状态方程(A)。
    3. 气体分子运动的基本概念                                        (4学时)
物质的微观模型(B),理想气体的微观模型(A),统计假设(A),理想气体的压强公式推导(A),温度的微观解释(A),阿伏伽德罗定律(A),道尔顿分压定律(A),分子有心力模型(B),有效直径(A),范得瓦尔斯气体的状态方程(A)。
    4. 气体分子热运动速率和能量的统计分布律                          (5+1学时)
气体分子速率分布函数(B),速率分布函数的归一化条件(A),麦克斯韦速率分布律(A),三种特征速率(A),速度空间(B),气体分子的麦克斯韦速度分布律(B),速度分量的分布函数(B),统计规律性和涨落现象(B),麦克斯韦速度分布律的实验验证(B),玻耳兹曼分布律(B),重力场中微粒按高度的分布(A),自由度(A),能量按自由度均分定理(A),理想气体的内能(A),理想气体的热容量(A),经典理论的缺陷(C)。
    5. 气体内的输运过程                                                  (2学时)
平均自由程(A),平均碰撞频率(A),输运过程的宏观规律(牛顿粘滞定律,傅里叶定律和斐克定律)(A),输运过程微观解释(定性,定量)(B)。
    6. 热力学第一定律                                                   (7+1学时)
热力学过程(B),体积功(A),热量(A),热力学第一定律(A),理想气体的内能和热容量(A),焓的表达式(B),焦耳—汤姆逊实验(B),热力学第一定律对理想气体的应用(等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程、多方过程)(A),循环过程及效率(A)、卡诺循环及效率(A),致冷循环(A)。
    7. 热力学第二定律                                                    (6+1学时)
热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述(A),两种表述的等价性(B),可逆与不可逆过程(A),热现象过程的不可逆性(A),热力学第二定律的统计意义(A),卡诺定理(B),热力学温标(B),克劳修斯熵(A),熵增加原理(A),玻尔兹曼熵(B),温熵图(A)。
. 说明
1. 本大纲是根据教育部1998年颁布的“关于普通高等学校修订本科专业教学计划的原则意见”和“普通高等学校专业介绍”中对物理学、应用物理学和光信息科学与技术专业基本培养规格和教学基本要求制定的。
2. 7+2中7表示教材讲授的课时数,2表示习题课的课时数。
3. 教学内容后面括弧中的A、B、C分别表示重点掌握、一般掌握和一般了解的内容。
4. 学习本课程,学生应具备以下高等数学的知识:解析几何、矢量代数、微积分(包括矢量的求导、曲线积分和定积分),多元函数,微分方程(能求解以下微分方程:可将变量分离积分的,常系数线性齐次和非齐次的微分方程)。
5. 在课程的讲述中要注重数学证明与物理概念的讲解相结合,教学过程中应充分利用CAI课件等现代化教学手段以提高教学效果。每次课均配以相应的习题,习题课可采用讨论的方式进行。
适用专业及层次:物理学、应用物理学、光信息科学与技术本科专业。
推荐教材及参考书:
1. 热学,李椿、章立源编,高等教育出版社,1978年9月第1版。

2. 热学(新概念物理教程),赵凯华、罗蔚茵编著,高等教育出版社,1998年2月第1版。

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