热学
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spContent=恩格斯曾经说过：“热是人类最早发现的一种自然力，是地球上一切生命的源泉。” 四季变化，钻木取火，甚至生命的诞生和消亡都可以看成是和“热”相关的自然现象。作为一门研究“热”的科学，“热学”在19世纪中叶才建立起来。经过近100多年的发展，其应用已经深入到人类生活的方方面面，像人们熟知的空调、冰箱、汽油机、柴油机等等，都是“热学”比较典型的应用。在课程教学中，我们在传授“热学”知识的同时，将侧重于具有“热学”特色的物理思维范式的建立，比如直接从实验出发，构建唯象理论，建立“唯象”（phenomenology）思维范式，以及在微观模型的基础上，通过统计学的方法建立多粒子体系的宏观理论，体会不同“时空尺度”下物理理论构架的异同，建立“层展”（emergence）思维范式等等。
—— 课程团队
课程概述

“热学”主要研究和“热运动”相关的自然现象、物理规律及其应用。课程内容涉及到“热学”基本概念的引入和基本热力学定律的建立，比如温度、热量、广义功、内能、熵和热力学第零、第一、第二定律等等。在应用上，我们将重点介绍理想气体的状态方程、近平衡态气体中的输运现象以及和表面相关的物理现象等等。作为普通物理的核心课程之一，在知识讲授的同时，我们还将集中于能力培养和价值的提升，使学生不但能够正确地应用所学到的知识来分析、讨论和解决相关的热学问题，而且能够充分认识到唯象思维模式在热学理论建立过程中所起到的重要作用，及其与还原论思维模式之间的辩证关系，深刻理解理论与实践之间的紧密关联，建立科学的世界观和物质观。这门课最大的特点就是从我们日常熟悉的场景出发，揭示其背后深刻的物理规律。不同于力学和电磁学，这些物理规律都是来自于人们的实践，而不是某一个特殊模型，因此它又可应用于任何的宏观的物质系统。正如爱因斯坦所说：“经典热力学是具有普遍内容的唯一的物理理论，我深信，在其基本概念适用的范围内是绝对不会被推翻的。” 


授课目标

本课程要求学生在老师的指导下，掌握热学的基本知识、理论和方法，深入理解热学的基本概念和定律，建立清晰的物理图像，提高独立分析和解决问题的能力，为日后进一步学习或从事相关的工作打下坚实的基础。具体包括：

1. 理解热学的基本概念和分子动理论的基本知识。

2. 掌握热力学第一定律和第二定律，并能并能运用它们解决相关的热学问题。

3. 了解热学的应用和热学相关的一些前沿问题。

4. 熟悉对热本质的探索历史，理解物理理论发展的一般规律、理论与实验相互促进的关系。

5. 养成自主学习模式, 提升提出问题、解决问题和进行课题调研能力。


课程大纲
预备知识

  1. 学过普通物理学中的《力学》，熟悉机械运动的基本概念和基本定律，了解质点和刚体的运动特征。

  2. 学过《高等数学》，能熟练进行微积分的运算。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项：

1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1. 李椿，章立源，钱尚武，《热学》第三版，"十二五"普通高等教育本科国家级规划教材，高等教育出版社，2015。

2. 赵凯华，罗蔚茵，《热学》，新概念物理教程，高等教育出版社，2005。

3. 秦允豪，《热学》(第2版)，面向21世纪课程教材，高等教育出版社，2004。

4. 汪志诚，《热力学·统计物理》(第三版)，高等教育出版社，2008。