热力学与统计物理

Thermodynamics and Statistical Physics

主讲教师：丁桂军

Email：dinggj@ustc.edu.cnOffice:中区理化科学实验中心614Tel：63603213

答疑: 课间，课后，QQ，邮件或电话约定

助教：

Email：pb161462@mail.ustc.edu.cnTel: 17305698224

肖诗麒

QQ群号831346530

Email：lzh004@mail.ustc.edu.cnTel: 18050571819

刘智涵

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使用教材：

热力学 统计物理

汪志诚

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参考教材︵

中文︶

5

参考教材︵

英文︶

辅导书和习题解答

建议：先自己思考，理清思路，试着把答案做出来。

网络开放课程

①厦门大学《热力学统计物理》：陈金灿

http://www.icourses.cn/coursestatic/course_3118.html

③上海交通大学《热力学统计物理》：马红孺

http://video.chaoxing.com/serie_400008300.shtml

http://www.icourses.cn/coursestatic/course_5922.html

②复旦大学《热力学与统计物理》：陈焱

④ MIT open courseware: 8.333 Statistical Mechanics I:Statistical Mechanics of Particles

https://ocw.mit.edu/courses/physics/8-333-statistical-mechanics-i-statistical-mechanics-of-particles-fall-2013/index.htm

课程安排

课程主页

http://staff.ustc.edu.cn/~dinggj/TSP.html

作业

每周交一次（每周五），每次课的作业课后放在课程主页，请不要迟交和抄习题解答。

考试：闭卷统考，期中考试约在第8周

成绩评定

30%平时成绩+35%期中考试+35%期末考试

热力学 32学时；统计物理 42 学时；复习及考试 6学时

课后小测：课后10~15分钟，每1~2章一次小测；计入平时成绩

热力学与统计物理的研究对象、方法与特点

①研究对象：有限范围（或给定范围内）由大量微观粒子组成的宏观物体和物体系

②研究任务：研究热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响

热运动的规律 与热运动有关的物性 宏观物质系统的演化

③研究方法与特点：热力学方法与统计物理方法

以大量实验总结出来的几条定律为基础，应用严密逻辑推理和

严格数学运算来研究宏观物体热性质与热现象有关的一切规律。较普遍、可靠，但不能求特殊性质。

热力学

热力学四大定律:(0) 热平衡的可传递性 ⟹ 温度的定义

(1) 能量守恒(2) 热过程的自然演化必然朝某个方向(3) 绝对零度不可到达

从物质的微观结构出发，考虑微观粒子的热运动，通过求统计平均来研究宏观物体热性质与热现象有关的一切规律。可求特殊性质，但可靠性依赖于微观结构的假设，计算较麻烦。

统计物理学

基本假设——等概率原理（第一性公理）：处于平衡态的孤立宏观系统的所有微观态出现的概率都相等（蕴含各态遍历）。

大量微观粒子的统计结果 → 宏观物体的性质

热力学方法（宏观、唯象）

统计物理方法（微观、唯理）

大量实验宏观量=<微观量>

等概率原理

热力学基本定律

宏观物性及热现象规律 宏观物性及热现象规律

归纳

演绎、推理

从单个粒子遵从的力学规律出发求系统平均

宏观、普遍、可靠不能推导出具体物质的特性

不能解释涨落现象

微观、唯理能推导出具体物质的特性计算麻烦，结论近似

互为补充、取长补短

学习《热力学与统计物理》的几点建议和注意事项

①注重掌握基本物理概念，如：温度，内能，熵，功等。

②透彻理解基本物理定律，并能熟练应用（特别是在某些理想系统中的应用）。

③注意培养和训练从基本物理规律出发通过逻辑推理解决物理问题的能力和思维方式

如: 物态方程+基本规律 → 热力学量及其之间的关系。

④注重同时从宏观和微观的角度来理解一些重要物理量和物理定律

如：温度 T的宏观定义及其微观含义；内能 U的宏观定义及其微观含义。

⑤学习物理研究的基本方法：抓住主要矛盾，物理模型的建立（理想系统及理想过程的提出）。

如：理想气体，准静态过程，Ising模型，平均场思想等。