两学分“统热”课程的探索与实践

本文介绍近年来内蒙古大学为应用物理、电子科学与技术专业开设2学分"统计热力学"(热力学与统计物理学)课程的教学方案设计及教学实践.该课程在32学时的授课中,可做到基本理论、方法及应用几个方面的统筹兼顾,且保证了热力学与统计物理课程知识体系的系统性和完整性.     

《热力学与统计物理简明教程》——值得推荐的好教材

高等教育出版社2011年出版了《热力学与统计物理简明教程》一书,是《大学物理》副主编、北京师范大学物理系包景东教授历经十多年的教学科研编写而成的.在教学过程中,作者博览了国内外热物理学、统计热力学、平衡态统计物理、量子统计物理学、计算物理等教科书及科研论文,根据教育部物理学     

2014年全国高校热力学与统计物理教学及学术研讨会会讯

<正>受教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会委托,由全国高校热力学与统计物理教学研究会主办,青海师范大学承办的2014年热力学与统计物理教学及学术研讨会于7月20日至7月24日在西宁召开.来自北京大学等41所高校和有关单位的63名代表参加了会议.青海师范大学物理系主任段新文教授主持开幕式,青海师范大学党委副书记张雄伟教授致欢迎辞,全国高校热力学与统计物理教学研究会理事长、内     

“课程思政”视阈下的热力学与统计物理课程教学改革与实践

结合我校实际情况,介绍了课程思政视阈下热力学与统计物理课程在教学目标、课程内容、教学模式和考核评价等4个方面的教学改革和实践,为发挥热力学与统计物理课程的立德树人功能、提高人才培养质量提供了一条值得借鉴的途径.     

简单体系温度涨落的发散问题

平衡体系热力学推导涨落的前提是涨落必须很小，如果得到一个发散的结果说明这一涨落是不可靠的.对一些体系温度涨落的热力学结果，在温度趋于绝对零度时是发散的，这时必须用统计物理来处理.对这些体系进行统计物理处理的结果表明，涨落在温度趋于绝对零度时是趋于零的. 关键词： 热力学与统计物理 涨落     

如何在两个黑洞间建造热机：从2023年CPhO决赛题说起

2023年全国中学生物理竞赛决赛理论第五题涉及黑洞热力学.本文在介绍黑洞热力学基本背景的基础上,结合笔者的研究经验,分析黑洞间热力学循环的特征,最后概述与此相关的有限系统热力学与统计物理领域的部分前沿问题的研究进展.     

熵的两种关系式等价性的直接推证

基于热力学的平稳态对应于统计物理的最概然态，运用统计物理学方法，给出了直接推证熵的两种关系等价性的一种方法，从而加强了热力学与统计物理的连贯性。     

有限系统中的若干热力学问题

对偏离热力学极限条件的有限系统中的若干基本热力学问题作些探讨.结果表明,尺度效应使系统产生一系列新的物理特性,使得统计物理教科书中诸多人们熟悉的结论对有限系统不再适用.     

物理学中常用的高斯与类高斯型积分

本文展示了基于大学数学基础对不同积分限的高斯与类高斯型积分的求解方法,并列举了高斯与类高斯型积分在“热力学与统计物理”、“光学”、“量子力学”、“量子光学”等物理学科中的若干应用实例.     

近似处理在统计物理课程中的重要性

探讨了热力学与统计物理课程中的一个难点问题:结果的近似处理.揭示了需要用到的斯特林公式、求和变积分、级数展开等近似的数学依据和物理用途.特别以双原子分子气体为例,分析了其定容热容量随温度变化的行为.     

化学势在钨表面氢平衡浓度计算中的应用

化学势是热力学与统计物理中重要的物理量,能够表征系统中粒子转移的趋势.本文以钨材料表面氢平衡浓度这一实际问题为例,在氢平衡浓度计算过程中逐步引入化学势的概念,通过分析环境氢分子系统和钨表面系统中氢化学势的变化,给出不同温度、压强下钨表面的氢平衡浓度.在热力学与统计物理教学中,通过平衡浓度的计算促进学生对于化学势等概念的...     

介绍一本较好的统计物理教学用书──统计物理现代教程

L.E.雷克(L E.Reichl)博士著的统计物理现代教程(AModern Course in Statistical Physics)一书的中译本已由北京大学出版社出版了.本书系统地介绍了热力学与统计物理学中的基本概念和近代成就,特别是对七十年代的最新成果作了很好的概述,可作为高等院校物理专业或其它有关专业的本科生与研究生的教材或参考书. 近年来,统计物理领域中出现了许多鼓舞人心的进展,各态历经理论,非线性化学物理,随机理论,量子流体、临界现象、流体力学以及输运理论等方面的新结果,使这门学科发生了革命性的变化,然而迄今为止,这些新结果很少表达成能为统计物…     

量纲分析在热力学统计物理中的教学应用

热力学统计物理是一门综合性较强的课程,涉及力学、热学、电磁学、光学、量子力学等内容.它的教与学难度较大,特别是宏观物理量与微观物理量之间的关系复杂并难以理解.而量纲分析却能较好地解决这个问题.它基于物理量的量纲,很容易就能确定各个物理量之间的关系或者验证公式的正确性.通过3个问题的求解,即理想气体的碰壁数、光子气体的物态方程、零温时自由电子气体的简并压.文章介绍了量纲分析在热力学统计物理中的具体应用.可以看到,量纲分析有助于学生理解物理规律及其对应的数学表达式,也有助于学生分析问题和解决问题的能力培养.     

第十六届国际统计物理会议介绍

第十六届国际统计物理会议于1986年8月11日到16日在美国波士顿市举行.自从1949年在意大利佛罗伦萨举行第一次会议以来,这是参加者最多、课题最为广泛的一次.总共约有一千位与会者,提出了近八百篇论文.从会议的内容看,统计物理的对象和方法,正在发生着一些显著的变化. 首先,会议的全称虽然仍是国际热力学和统计物理学会议,但热力学方面的论文不到10篇.统计物理及其在各个领域的应用占了压倒优势的地位.这一发展趋势是很自然的,因为物理学总是把自己的发展成熟的分支,不断转变成工程技术领域的基础学科,同时不断开辟新的方向.电工学、电子学、…     

熵与绝热去磁制冷的物理原理

本文从熵的观点出发,利用热力学,统计物理与量子力学理论分别从宏观与微观的角度对磁制冷的物理原理进行了初等分析。     

理论物理教学应在培养学生批判性思维能力上发挥作用

探讨了在热力学与统计物理课程中培养学生批判性思维能力的方式,即把重要但易错的知识点和结果整合出来,分为概念与定义、结果适宜性、著名规律、物理数据、科学史话等专题,在课堂上进行互动、分析和总结.实践表明其对提高教学质量可起到良好作用.     

热学中统计熵的一种理论解析

大学物理教学过程中,适当给出一些有特色的数学推导,有利于学生理解相关的物理内容和构建相应的物理图像.理想气体的统计熵是热力学中一个重要概念,它与理想气体的体积和温度有关.本文根据测不准关系,提出理想气体分子最小空间概念.利用概率统计的基本知识,通过一定的数学处理,推导出一个统计熵的表达式.这个表达式包含了温度和体积对统...     

金属中自由电子气体的非广延统计研究

采用分解近似的方法讨论了在Tsallis量子统计物理框架中，金属中自由电子气体的非广延参数q的热力学统计处理，计算出了总粒子数、总能量、自由能、热容量等热力学量，得出结论：在低温区域，q→1时，所有结果都可以回到传统的Fermi-Dirac分布，非广延参数q控制着系统的非广延程度.最后，详细讨论了q与热容量之间的关系，并与以前的结果作了比较. 关键词： Tsallis广义统计 非广延参数q 自由电子气体 Fermi-Dirac分布     

NO分子宏观气体热力学性质的理论研究

采用量子统计系综理论,研究了基态NO分子宏观气体摩尔熵、摩尔内能、摩尔热容等热力学性质.首先应用课题组前期建立的变分代数法(variational algebraic method, VAM)计算获得了基态NO分子的完全振动能级,得到的VAM振动能级作为振动部分,结合欧拉-麦克劳林渐进展开公式的转动贡献,应用于经典的热力学与统计物理公式中,从而计算得到了1000-5000 K温度范围内NO宏观气体的摩尔内能、摩尔熵和摩尔热容.将不同方法计算得到的摩尔热容结果分别与实验值进行比较,结果表明基于VAM完全振动能级获得的结果优于其他方法获得的理论结果.振动部分采用谐振子模型对无限能级求和计算热力学性质的方法有一定的局限性,应当使用有限的完全振动能级进行统计求和.     

热力学·统计物理教学中的量纲问题

本文就热力学·统计物理的一道习题的解法展开讨论,说明在物理问题推导过程有量纲物理量的规范运算方法,以及物理结果的规范表达方式。此外,论文简单说明了Π定理并举例利用Π定理对物理系统进行量纲分析。量纲分析在物理学中如此重要,因此在物理基础课教学中应予足够的重视。论文附录给出了汪志诚《热力学·统计物理》(第六版)教材中部分公式规范表达形式。