一、主讲教师信息

姓   名

米玉伟

性别

男

学历

博士

职 称

讲师

研究方向

化学热力学

工作单位

化学化工学院

讲授课程

统计热力学

电子信箱

miyuwei@lcu.edu.cn

二、课程信息

课程名称

中文

统计热力学

先修课程

物理化学、结构化学

英文

Statistical thermodynamics

课程性质

专业提高课

学时 /学分

28/1.5

授课范围

化学化工学院 化学专业2020级(选修)

授课时间

和地点

周四9-10节：4C201室

人数

限制

200

课程简介

本课程是化学专业本科高年级学生的专业提高课程。统计热力学是物理化学的重要理论分支, 属理论化学的两大支柱之一。课程的中心任务是让学生运用数理统计观点理解物质的微观运动和宏观性质的必然联系，从而更好地掌握和运用化学变化规律。课程的前三章介绍改进的Boltzmann统计法（近独立子体系）；第四章简介量子统计法；第五章简介系综理论；第六章讲解统计热力学方法对化学平衡和化学动力学的初步应用。

三、教学资源

指定教材

Normand M. Laurendeau, Statistical Thermodynamics (Fundamentals and Applycations), Cambridge University Press 2005

参考文献

1. L. K. Nash, Elements of Statistical Thermodynamics (Second Edition), Addison-Wesley Publishing company, INC

2. 伏义路 许澍谦 邱联雄编，化学热力学与统计热力学基础。科学出版社，

3. 韩德刚等编，《物理化学》，面向21世纪教材，高等教育出版社，2002年.

教学网站

http://course.jingpinke.com/details?uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac92917b-0570&courseID=A040108

四、教学信息

教学目标

通过本课程的学习，让学生初步掌握运用统计力学的方法从构成体系的基本粒子的微观运动状态出发求算宏观热力学性质的基本思路和方法，从而更好地掌握和运用化学变化规律。

教学进度

（以周为单位）

课堂讲授

实验、实习、作业、课外阅读及参考文献等

教学内容摘要

（章节名称、讲述的内容提要，课堂讨论的题目等）

内容及时间、地点

第1周

Chapter 0 Introduction: 01 The Statistical Methods; 0.2 Supposition of Equal Probability; 0.3 Important mathematic formulas and methods

Homework: practice Lagrange method

第2周

Chapter 1 Statistcal Method of Boltzmann1.1 Thermodynamic probability of independent localized assembly; 1.2 Most probable distribution of localized independent system

Homework: problems of Boltzmann distribution

第3周

1.3 Degeneration effects; 1.4 Thermodynamic possibility of localized system with degeneration considered

Homework: problems of degeneration

第4周

1.5 Thermodynamic possibility of localized system with degeneration considered; 1.6 Most probable distribution of non-localized assembly

Homework: understand 4 -5  sections

第5周

1.7 Other format of Boltzmann formula; 1.8 Statistical expression of entropy and Helmholz energy; 1.9 Partition Function (q)

第6周

1.10 Factorization of  partition function; 1.11 Thermodynamic function and partition function of non-localized assembly

Homework: understand physical sense of q

第7周

Chapter 2 Calculation of partition functions2.1 Atomic-nucleus partition function; 2.2 Electronic partition function; 2.3 Translational partition function

Homework: expression of therm. funct with q

第8周

2.4 Rotational partition function; 2.5 Vibrational partition function qv; 2.6 The whole partition function of molecule

Homework: learn calculation of qe, qn, and qt

第9周

Chapter 3 Applications of molecular partition function: 3.1 Calculation of thermodynamic function; 3.2              Thermodynamics of mono-atomic-molecular ideal gas

Homework: calculation thermodynamic function of Ar

第10周

3.3 Calculation of thermodynamic function of diatomic molecule ideal gas; 3.4 Heat capacity

Homework: calculation thermodynamic function of N2

第11周

Chapter 4 Quantum Statistics 4.1 Bose particle and Fermi particle; 4.2 Bose-Einstein Statistics; 4.3  Fermi-Dirac statistics

Homework: understand difference between three statistics

第12周

Chapter 5 Ensembles 5.1 Concept of ensembles; 5.2 Canonical Ensemble and statistical Thermodynamics 5.3 Particle Partition Function and Canonical Ensemble

understand concept of ensembles

第13周

Chapter 6 Chemical Equilibrium Constant and Rate Constant 6.1 Commonly energetic zero point of chemical equilibrium system; 6.2 Calculation of K from free energy function

Homework: Calculation of K for ideal system

第14周

6.3-6.5 Expression of standard equilibrium constant with partition function; 6.4 Rate constant of elementary reaction. Based on transition state theory，Vibrational Model of Triatomic System; 6.6 Reaction Coordinate

Homework: calculation of k for ideal system, alculation of k for triatom system

教学方法

与手段

以多媒体和传统板书讲解相结合的方法授课、试行双语教学，借助网络资源加强课外辅导和讨论。同时强调用好教材。

学习方法

课前预习，课上听讲、记笔记，课后复习、浏览教学网站、完成指定作业。

五、实践教学（含课程实验、课程论文、读书报告、文物考察、野外实习、写生等）

本课程为基础理论课程，相应实验课程独立实施教学。

六、成绩考核

平时成绩0%。

期末成绩

占总成绩100%，开卷（考试时间为100分钟，满分为100分）。

题目类型有单项选择、填空题、简答题、计算题(携带计算器)等。

考试说明

缺席1/3学时者，取消考试资格，重修；总成绩不及格者，补考；补考不及格者，重修；补考或重修时，期末考试占100%。

备    注

1．开学一周内，班长或课代表将其姓名、联络电话、手机以e-mail传送给任课老师。

2．若以e-mail与老师联络时，请于主题处注明您的班级、姓名及事由等。

3．本课程答疑时间、地点为：每周六16：00-18:00、4C101教室。

4．修读本课程的同学均应准时到课，若无法准时前来，应有请假条。