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热力学和相关领域

伴随着整个科学的发展历程

当吉普斯建立了基于假设的

热力学框架的之后

热力学逐渐发展进入了成熟期

成为了成熟的而且有用的

基础科学研究工具

随着现代新能源 新材料

生命科学 环境科学

纳米技术的不断发展

日益提出了新的问题和新的要求

而热力学为解决这些问题

满足这些要求

不断的完善自我

拓展它的应用领域

焕发着新的生命力

关于热力学的发展历史

我们单独制作了一个小片子

如果有兴趣的同学

大家可以下去看一看

在这里我希望

通过引用爱因斯坦的一段话

来描述热力学的重要性

爱因斯坦描述说

对于一个定义而言

如果它的假定前提越简单

它所关联的事物种类越丰富

它所应用的领域越宽广

那么这个定律

就令人印象深刻越强大

在爱因斯坦看来

满足这个要求的

就是热力学理论

热力学基础理论和概念的应用

将永不过时

我不敢说现在的

热力学理论是否永不过时

但是起码从现在看来

没有任何的物理现象

能够违背

热力学的四个基本假设

也就无法动摇热力学的根基

在经典热力学这门课程中

我们要讲授什么呢

如果我用一棵树

来描述经典热力学的话

我们首先要学习

热力学的四个基本假设

这是热力学的根

这四个基本假设

是人类基于对自然的观察

而得到的

其地位相当于几何学中的

欧几里德公理

在这里我们可以发现

热力学是个实验科学

它是基于实验观测的理论总结

热力学的第四基本假设

也称之为热力学第0定律

在热力学的四个假设基础之上

我们将推导出注意是推导出

热力学的第一定律和第二定律

结合统计热力学

或者Nernst对完美晶体熵的描述

而导出的热力学第三定律

我们就完成了

热力学四个基本定律的描述

将热力学

第一定律和第二定律结合

我们就可以得到

热力学的基本关系式

借助勒让德变换 欧拉定理

Jacob行列式等数学工具

进一步丰富不同条件下的

热力学基本关系式

我们就可以解决所遇到的

全部的热力学问题

我们进一步借助数学工具

就可以定量的描述

不同条件下

热力学系统的

稳定性和平衡的判据

至此就完成了爱因斯坦所描述的

热力学基本理论的学习

学完这些抽象的理论之后

我们将联系具体的热力学系统

来具体分析热力学过程的性质

我们在本科阶段

已经接触过一些

比如说纯物质的热力学性质

溶液理论等等

而在这里我们将系统介绍

纯物质的热力学性质

混合物的基础理论

非电解质溶液和电解质溶液的

基础理论

这一部分内容

将起到承上启下的作用

它们密切的联系

热力学的基本原理

给出具体的面向具体体系的

热力学方程

最后我们将这些方程

运用到能源 材料 环境 化工

生物等具体领域中

解决热功转换问题

新材料的设计与预设问题

相平衡问题 化学平衡问题

电化学平衡问题

生物大分子的热力学问题

复合材料的设计预测问题等等

这些都是热力学的具体应用

希望大家能够在这些应用中

找到自己所关心的

将热力学理论应用其中

创造出更多的新知识

以解决目前所面临的

各种实际问题

具体而言

经典热力学主要介绍14个章节

1-6章为热力学的基础

7到第9章是热力学性质计算

10到14章是热力学的具体应用

内容非常丰富

难度也比较大

希望大家能够一起走完整个历程

当然大家也可以只选择

目前所关心的内容

进行选择性的学习

在清华大学的教学培养理念中

我们强调三位一体的教学目标

也就是价值塑造

能力培养和知识传授

在这个MOOC课程中

我可能更多的是强调了知识传授

前两者也许通过教学课堂

或者翻转课堂的来实现

也希望我们能够通过线上的交流

来直接的实现