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。
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

