《热学1》课程教学大纲

《热学1》教学大纲一、课程基本信息课程名称热学Thermology课程编码SCC522511020开课院部理学院课程团队热学教学团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业地球物理学授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）课程简介（必修）热学是地球物理学专业必修学科基础课程，也是一门重要的学位课程。热学的内容可概括为两大部分：气体分子动理学理论和热力学。这两部分内容分别是从微观和宏观两个角度来研究热现象及其规律，各有特点又联系密切。气体分子动理学理论重在突出从粒子的微观热运动入手研究热现象的基本规律的方法；热力学部分则重在使学生通过对热现象和热学规律的描述，掌握热运动的唯象理论，对一些基本热力学过程建立起鲜明的物理图象。通过本课程的学习，使学生系统掌握基础物理学中有关热学的基本理论知识和解决热学问题的一般方法，培养学生以唯像描述方法为主线的物理学科学思维和研究方法，培养学生发现、辨析和解释物理学领域基本现象的能力和创新精神。Thermologyisacompulsorysubjectofgeophysicsspecialtybasiccourse,isalsoanimportantdegreecourses.Thecontentscanbesummarizedintotwoparts:gasmolecularkineticstheoryandthermodynamics.Thetwopartistostudytheheatphenomenonandlawfromtwoanglesofmicrocosmicandmacroscopic,havedifferentcharacteristicsandcloselycomplementary.GasmolecularkineticstheoryfocusesonbasicLawofthermalphenomenafromthemicrothermalmotionofparticles;thermodynamicsfocusesonthestudentsthroughthephenomenonofthermalandthermallawdescription,masterthermalmotionofphenomenologicaltheory,somebasicthermodynamicprocessestoestablishdistinctivephysicalimage.Learningthiscourse,studentsmasterthebasicknowledgeofbasictheoryofthermologyinphysicsandthegeneralmethodtosolvetheproblemofthermology,cultivatestudentsonlylikedescriptionmethodasthemainlineofphysicalscientificthinkingandresearchmethods,trainingstudentsfound,differentiateandexplainphysicsbasicabilityandthespiritofinnovation.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握基础物理学中有关热学的基本理论知识和解决热学问题的一般方法，培养学生物理学科学思维和研究方法，培养学生发现、辨析和解释物理学领域基本现象的能力是1.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章导论平衡态、温度的概念；温标的建立；气体压强公式及温度公式；理想气体的物态方程；气体微观模型及统计概念的建立/////21.1宏观描述方法与微观描述方法热运动与热现象、统计物理学与热力学M10.5讲授0/31.2热力学系统的平衡态热力学系统、平衡态与非平衡态、热力学平衡M10.5讲授0/41.3温度温度、热力学第零定律、经验温标、理想气体温标、热力学温标M11讲授0/51.4物态方程理想气体的物态方程、混合理想气体的物态方程M11讲授2作业61.5物质的微观模型物质由大数分子组成、分子热运动、分子间的吸引力与排斥力M11讲授0/71.6理想气体微观描述的初级理论理想气体的微观模型、气体分子碰壁数、理想气体的压强公式和温度公式、温度的微观意义M11讲授2作业81.7分子间作用力势能与真实气体物态方程分子间相互作用势能曲线、分子碰撞有效直径、范德瓦耳斯方程M11讲授1作业9第二章分子动理学理论的平衡态理论麦克斯韦速率分布的意义及其应用；等温大气压强公式；能量均分定理的理解与应用/////102.1分子动理学理论与统计物理学分子动理学理论M10.5讲授0/112.2概率论的基本知识伽尔顿板实验、等概率性与概率的基本性质、平均值及其运算法则、均方偏差、概率分布函数M10.5讲授1作业122.3麦克斯韦速率分布分子射线束实验、麦克斯韦速率分布、三种特征速率M11讲授1作业132.4外力场中自由粒子的分布玻尔兹曼分布重力场中微粒按高度的分布规律、玻尔兹曼分布、等温大气压强公式M12讲授1作业142.5能量均分定理理想气体热容、自由度与自由度数、能量均分定理、理想气体的内能M12讲授2作业15第三章输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论三种输运过程的宏观规律；气体分子平均自由程和平均碰撞频率；三种输运系数。/////163.1黏性现象的宏观规律黏性现象、牛顿黏性定律、斯托克斯定律M11讲授1作业173.2热传导现象的宏观规律热传导现象、傅里叶定律M10.5讲授1作业183.3气体分子平均自由程碰撞截面、气体分子的平均碰撞频率、气体分子平均自由程M11.5讲授1作业193.4气体输运系数的导出气体黏性系数、热传导系数、扩散系数M11.5讲授2作业20第四章热力学第一定律准静态过程、体积功、热量、内能等概念；等体、等压、等温、绝热过程和循环过程中做功、热量和内能的计算；热机效率和制冷系数的计算。M1////214.1可逆与不可逆过程准静态过程、可逆过程、不可逆过程M11讲授0/224.2功和热量体积膨胀功、热量、内能M11讲授1作业234.3热力学第一定律内能定理、热力学第一定律M11讲授1作业244.4热容与焓定体热容与内能、定压热容与焓M11讲授1作业254.5热力学第一定律对气体的应用理想气体的内能、焦耳实验、理想气体的等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程M12讲授2作业264.6热机循环过程、热机循环与热机效率、卡诺循环M11.5讲授2作业274.7制冷机与焦耳-汤姆逊效应制冷循环与制冷系数、焦耳-汤姆孙效应M10.5讲授2作业28第五章热力学第二定律热力学第二定律的实质；熵函数的物理意义；熵增加原理；熵差的计算。M1////295.1热力学第二定律的表述及其实质热力学第二定律的两种表述、四种不可逆因素、热力学第二定律的实质M11.5讲授0/305.2卡诺定理卡诺定理、热力学温标M11.5讲授2作业315.3熵与熵增加原理克劳修斯等式、熵和熵的计算、温-熵图、克劳修斯不等式、熵增加原理、热力学第二定律的数学表达M12讲授2作业32第六章物态与相变晶体的结构；弯曲液面的附加压强的计算；润湿与不润湿现象以及毛细现象。M1////336.1物质的五种物态物质的五种物态、晶体的宏观特征和微观结构M10.5讲授0/346.2液体的表面现象表面张力与表面能、弯曲液面的附加压强、润湿与不润湿现象、毛细现象M11讲授2作业356.3相变相与相变、汽化和凝结、固-液相变、固-气相变、相变潜热M11讲授2作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1课堂表现随机提问课堂中的知识点，考察学生知识掌握情况。10%2作业1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道以上，2.成绩采用百分制，根据是否按时上交及完成情况评分，3.考核学生对各类分析技术所涉及知识的掌握及综合运用所学知识分析问题，解决问题的能力20%3期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制2.主要考核学生对材料分析所涉及只是的掌握能力，以及综合运用所学知识分析问题，解决问题的能力70%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1课堂表现10%A-认真听讲，课堂互动良好，能够准确回答提问。B-认真听讲，回答提问有少许错误。C-听讲较认真，回答提问有一定错误。D-不认真听讲，回答提问经常错误。2M1作业20%A-按时提交作业，书写规范清晰，答案准确。B-按时提交作业，