《低温物理》课程教学大纲

1、低温物理课程教学大纲课程编号01035051课程名称（中文）低温物理（英文）Low Temperature Physics课程基本情况1学分： 4 学时：40 （课内学时：40 实验学时：0 ）2课程性质：专业基础课3适用专业：理学、工学 适用对象：本科4先修课程：量子力学、热力学统计5首选教材：Low Temperature Lecture 殷之义 上海大学出版社，2002二选教材：Experimental Techniques in Low-Temperature Physics G.K.White, P.Meeson Oxford University Press Apr. 2002 参

2、考书目：Experimental Techniques in Condensed Matter Physics at Low TemperaturesR.C.Richardson, E.N.Smith Perseus Publishing, March 1998低温技术 徐烈 上海交通大学出版社 1988低温物理学曹兆烈等 中国科学技术大学出版社1999年1月6考核形式：考试（开卷）7教学环境：课堂内课程教学目的及要求教学目的：通过本课程的学习使学生掌握低温的获得、运输、保存、低温下的独特物理性质及其在国民经济相应领域的应用，了解与之相关的各类低温技术，为将来从事与低温领域相关的应用开发和科学

3、研究打下基础。教学要求：1. 掌握低温的获得、运输、保存和应用技术。2. 掌握低温下的独特物理性质及其在国民经济相应领域的应用。3. 掌握基本的制冷技术和气体液化方法。4. 掌握微型制冷机基本原理。5. 掌握基本的传热、绝热和热交换技术。6. 掌握温度和温度测量7. 了解低温物性测量技术。 课程内容及学时分配课程内容及学时分配（一） 绪论 （ 2 学时）1. 低温区域的划分2. 低温技术的发展概况3. 低温技术的应用简介重点：对低温物理和应用有个概括性的了解。（二） 低温技术的理论基础 （ 2 学时）1. 热力学基本定律及特征函数2. 真实气体3. 非稳态、非稳定流热力学基础重点：着重掌握非稳

4、态势力学方法难点：变工质系统的状态和能量分析（三） 低温物性 （ 6 学时）1. 空气和空气组成2. 低温液体3. 固体低温物性重点：掌握液空、液氮、液氧、液氢、液氦等低温液体的物理性质和使用，掌握固体材料的低温物理性质。难点：理解液氦的低温奇异特性（四） 获得低温的方法和过程 （ 8 学时）1. 节流膨胀2. 绝热膨胀3. 变质量绝热膨胀4. 涡流制冷5. 绝热去磁制冷6. 稀释制冷7. 气体吸附制冷8. 抽气制冷9. 制冷10. 半导体制冷重点：掌握常用的低温获得方法和基本技术难点：深低温的获得技术（五） 气体液化循环 （ 4 学时）1. T-S图2. 理想循环和最小功3. 典型的气体液化

5、循环4. 空气的液化和分离5. 氢的液化6. 氦的液化重点：掌握气体液化的Linde循环和Claude循环原理、组成和相关技术难点：气体液化参数的计算（六） 微型制冷机 （ 4 学时）1. Stirling循环制冷机2. Gifford-McMahon循环制冷机3. 其他典型的微型循环制冷机重点：掌握Stirling和Gifford-McMahon循环制冷机的原理、关键部件。（七） 传热与绝热 （ 8 学时）1. 传导方式2. 固体热传导3. 气体热传导4. 辐射传热5. 界面传热和卡皮查热阻6. 其他方式传热7. 传热的计算实例8. 绝热容器重点：了解三种传热的方式和传热计算公式。难点：估算

6、实际低温容器的漏热。（八） 温度测量与低温温度计 （ 4 学时）1. 温标2. 气体温度计3. 蒸汽压温度计4. 电阻温度计5. 热电偶温度计6. PN结温度计7. 温度计的选择、安装和使用重点：了解温标的内涵，温标的三要素。掌握理想气体温标、热力学温标、国际实用温标，掌握几种典型的温度计（气体温度计、电阻温度计、热电偶温度计、PN结温度计等）的测量原理和优缺点。难点：能够根据实际需要选温度计。（九） 低温物性测量 （ 2 学时）（选）1. 固体的比热及其测量2. 固体的热导率及其测量3. 低温下导体的电阻及其测量重点：低温物性测量的要点和技术，低温下比热、热导率和电阻的测量方法。（十） 低温演示实验 （ 2 学时）（选）内容：参观低温制冷车间、观看课堂相关内容的低温演示实验。重点：加深低温物理的技术知识的理解。配套实践环节说明第（九）和第（十）部分根据实际情况选修其一即可大纲编写责任人 应用物理 （