熱學(北京大學提供的慕課)

課程性質

課程定位

熱學是普通物理基礎課之一，是北京大學物理學院物理專業必修課程。熱學是經典物理的重要組成部分，是關於微觀上大量粒子無規則熱運動的系統化認知。

適應專業

物理專業、套用物理專業，以及非物理類理工科對物理要求較強的專業。

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2019年4月8日-2019年6月30日	歐陽頎、穆良柱	6小時每周	5895人
第2次開課	2019年9月9日-2019年12月1日	歐陽頎、穆良柱	4小時每周	3108人
第3次開課	2020年2月17日-2020年6月16日	歐陽頎、穆良柱、全海濤		8437人
第4次開課	2020年9月14日-2021年1月12日	歐陽頎、穆良柱		3141人
第5次開課	2021年3月8日-2021年6月11日	歐陽頎、穆良柱		待定

（註：表格內容參考資料）

課程簡介

通過該課程的學習不僅能了解到熱學的基本現象及其解釋，還能理解物理學中處理複雜研究對象時的基本方法，同時還能系統套用微積分、統計方法等數學思想來構建物理學認知體系。通過熱學學習和訓練獲得的科學思維能力，將來可以廣泛套用到其它研究對象上。

課程大綱

1 基本假設與研究方法

1.1熱學的基本假設與研究方法

2 平衡態與狀態方程

2.1狀態參量與平衡態

2.2溫度

2.3狀態方程

2.4狀態方程的套用

2.5理想氣體的微觀圖像

單元測試：2 平衡態與狀態方程

3 機率論初步與麥克斯韋分布律

3.1無序系統

3.2機率論簡介

3.3麥克斯韋分布律

單元測試：3 機率論初步與麥克斯韋分布律

4 平衡態系統的一般統計規律

4.1近獨立子系統的最概然分布

4.2能量均分定理與熱容量

4.3*量子氣體簡介

單元測試：4 平衡態系統的一般統計規律

5 近平衡態中的輸運過程

5.1碰撞頻率與平均自由程

5.2輸運現象的巨觀規律

5.3氣體中輸運現象的微觀解釋

單元測試：5 近平衡態中的輸運過程

6 熱力學第一定律

6.1熱力學第一定律

6.2熱力學第一定律的套用

6.3理想氣體

6.4循環過程和卡諾循環

單元測試：6 熱力學第一定律

7 熱力學第二定律與第三定律

7.1熱力學第二定律及卡諾定理

7.2熱力學熵

7.3熵增加原理

7.4熱力學第二定律的統計意義

7.5熱力學函式與熱力學方程

7.6熱力學第三定律

7.7*非平衡統計理論的新進展

單元測試：7 熱力學第二定律與第三定律

8 液體

8.1液體的徹體性質

8.2液體的表面性質

單元測試：8 液體

9 單元系統的復相平衡與相變

9.1相、相變及相平衡的概念

9.2單元系的復相平衡

9.3氣液相變

9.4*連續相變

單元測試：9 單元系統的復相平衡與相變

（註：課程大綱排版從左到右列）

課前預備

預備知識

該課程要求選修者具備力學的基本知識和一定的（一元，多元）微積分，微分方程基礎。

學習資料

書名	作者	出版社	出版年份
《熱學（第二版）》	李椿	高等教育出版社	2008
《新概念物理教程：熱學》	趙凱華、羅蔚茵	高等教育出版社	1998
《熱物理學基礎》	包科達	高等教育出版社	2002
《熱學》	劉玉鑫	北京大學出版社	2016
《基礎物理學下卷》	陸果	高等教育出版社	1997
《熱力學與統計物理學》	林宗涵	北京大學出版社	2007

（註：表格內容參考資料）

授課目標

使學生學會系統的研究和處理有大量粒子組成的體系的熱物理性質；掌握統計規律及其基本特徵，學會套用統計方法處理多粒子系統；掌握熱力學基本定律和基本概念；了解輸運過程、物相的概念及單元復相平衡的性質和特徵，了解液體的徹體性質和表面性質等。同時在學習的過程中訓練基本的物理方法，體會物理精神。

所獲榮譽

2019年7月1日，該課程獲“國家精品線上開放課程”稱號。

教師簡介

歐陽頎，中國科學院院士，北京大學物理學院副院長，北京大學理論生物學中心副主任，北京大學前沿交叉學科研究院理論生物學中心副主任，北京大學-加州大學定量生物醫學聯合研究中心副主任。

穆良柱，現為北京大學物理學院普通物理教學中心副教授。長期從事物理認知規律研究，提出ETA物理認知模型與ETA物理教學法，並在教學中套用，受到學生歡迎，2016年被學生評為北京大學十佳教師，2019年被評為北京市青年教學名師。