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大学物理Ⅱ——热学
第15次开课
开课时间: 2024年09月02日 ~ 2024年11月29日
学时安排: 4-8
当前开课已结束 已有 182 人参加
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课程评价(79)
spContent=物理学是多学科交叉、转移和渗透的支撑点,其研究几乎跨越人类可以涉足的所有时空范畴,为其他各自然科学学科的研究基础。由哈尔滨工业大学物理教研室集体打造的《大学物理II---热学》课程,将用生动形象的语言、严密理性的分析、多变的视角,向你们展现一个丰富多彩的热学世界。
物理学是多学科交叉、转移和渗透的支撑点,其研究几乎跨越人类可以涉足的所有时空范畴,为其他各自然科学学科的研究基础。由哈尔滨工业大学物理教研室集体打造的《大学物理II---热学》课程,将用生动形象的语言、严密理性的分析、多变的视角,向你们展现一个丰富多彩的热学世界。
—— 课程团队
课程概述

热学是研究物质热现象及其规律的一门学科。它揭示热现象的自然法则,如热力学第一定律(即能定律)、热力学第二定律(即熵定律)等,这些定律已从物理学领域渗透到社会生活的方方面面。学习热学有助于读者们了解这一领域的自然法则。

热学理论分为两类: 热力学和统计物理。热力学是研究热现象的宏观理论。从大量实验事实出发,采纳归纳、概括的方法得出结论。这种从实验得出的结论具有高度的普遍性和可靠性,但由于它们不涉及物质的内部微观结构,所以不能揭示热现象的本质。而统计物理是研究热现象的微观理论,它认为宏观现象是大量微观粒子运动的集体表现,宏观量是相应微观量的统计平均值。并对物质的微观结构、微观粒子间相互作用做出某些假设,在此基础上去分析微观粒子的力学运动,从而揭示热现象的微观实质以及热力学定律的本质,即组成物质的大量分子或原子不停息的无规则(或杂乱无章)运动。一切热现象都是这种热运动在宏观上的表现。热力学和统计物理都是热学的基础,它们都是以气体作为研究对象。热力学所研究的物质热运动的宏观规律,只有经统计物理的阐释,才能了解其本质;而统计物理也必须经热力学的研究而获得验证。因此,二者相互补充,使我们对物质热运动的规律及其本质,获得更深入的了解和掌握。

学习这门课程会让我们了解更多的自然法则,明白更多的世间万物的道理,从而站得更高、看得更远。

本门科的特点是逻辑清晰、层层深入。每一个知识点后面都会有一定的练习,可以让学习者们在轻松愉快的氛围下学习到科学知识。

授课目标

《大学物理II---热学》所形成的知识体系能够实现建立描述热学的科学方法论、培养学生科学的物理思维习惯、构建交叉学科知识基础的功能,并使他们获得再学习的动力和能力。

课程大纲

第一周 统计物理学基础(1)

1-01 统计规律

1-02 概率理论

1-03微观量与宏观量 平衡态与非平衡态

1-04理想气体的压强

1-05理想气体温度

1-06理想气体分子速率分布律

1-07理想气体三种统计速率

第一周测试题

第二周 统计物理学基础(2)和热力学第一定律(1)

1-08玻尔兹曼分布

1-09能量均分定理

1-10分子碰撞的统计规律

2-01热力学系统

2-02状态参量与状态方程

2-03热力学过程

2-04热平衡 第零定律

2-05功

2-06热量 热容量

2-07内能 热力学第一定律

第二周测试题

第三周 热力学第一定律(2)

2-08等体过程

2-09等压过程

2-10等温过程

2-11绝热过程

2-12多方过程

2-13循环过程

2-14热机、热机效率

2-15制冷机、制冷系数

2-16卡诺循环

第三周测试题

第四周 热力学第二定律

3-01 热力学过程的方向性

3-02 可逆过程与不可逆过程

3-03 热力学第二定律两种表述

3-04 两种表述的等价性

3-05 卡诺定理

3-06 克劳修斯熵

3-07 熵增加原理

3-08 熵变的计算

3-09 热力学概率

3-10 玻尔兹曼熵

第四周测试题

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预备知识

高等数学

参考资料

大学物理学(上、下) 赵远 王晓鸥 张宇 霍雷 主编 高等教育出版社 北京  2015

哈里德大学物理学(上、下) 滕小英 马廷钧 李椿 改编 机械工业出版社 北京 2009

普通物理学(上、下) 程守洙 江之永 主编 高等教育出版社 北京 2013

大学物理学(第2版) 王晓鸥 万伟 严导淦 主编 机械工业出版社 北京 2019


大学物理(上、下) 王晓鸥 张伶莉 田浩 主编 机械工业出版社 北京 2021




 

常见问题
  1. 统计物理学的学习中,研究对象是大量微观粒子构成的热学系统,因此必须采用统计的方法及一些理想的模型来研究宏观现象与微观量之间的关系。对于统计方法和理想模型的应用需要重点理解和掌握。
  2. 热力学是研究热现象的宏观理论,是根据大量实验事实总结出热力学定律。要求能够运用热力学定律分析热力学中的简单问题。
哈尔滨工业大学
3 位授课老师
王晓鸥

王晓鸥

教授

张伶莉

张伶莉

副教授

韩权

韩权

讲师,任哈尔滨工业大学物理系大学物理教研室副主任。

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