Thermal and Statistical Physics

课程简介

热力学第一定律：基本热力学概念；焓；流动过程。 热力学第二定律：第二定律的表述；热机和制冷机；克劳修斯定理；系统的熵。 热力学势及其在简单热力学系统中的应用：热力学势；热力学方程；理想气体；实际气体；弹性杆。 相平衡与相变：平衡条件；克劳修斯-克拉贝龙方程；临界点；一级和二级相变。 统计力学基础：统计权重；孤立系统和热浴中的平衡；玻尔兹曼分布；配分函数。 理想经典和量子气体：理想经典气体的配分函数；麦克斯韦速度分布，能量均分；量子统计。 粒子数可变的系统：吉布斯分布；费米-狄拉克和玻色-爱因斯坦分布；金属的自由电子模型；费米能级；玻色气体，玻色-爱因斯坦凝聚。

学习目标

为学生提供热力学定律及其统计性质的基本理解。还将探讨热力学和统计物理学在某些物理系统中的应用。第一部分“热力学”将重点介绍熵、焓、热力学第二定律、热机及相关熵的概念；第二部分“统计物理学”将强调玻尔兹曼分布、配分函数、费米-狄拉克和玻色-爱因斯坦分布、金属的自由电子模型、费米能级和玻色-爱因斯坦凝聚。 通过玻尔兹曼方程将第一部分和第二部分连接起来，使学生能够从宏观和微观尺度理解熵的意义。

先修要求

先修：AP20006

教学模式

讲授：为学生提供相关的数学背景，以便进行热力学和统计物理学相关方程和定理的计算和推导。 辅导：提供强化的实际问题和测验，使学生能够掌握并应用热力学和统计物理学中的基本概念、定义、定理、方程和公式。