《材料热力学基础》教学大纲课程编号：B04040900课程名称：材料热力学基础英文名称：FundamentalsofThermodynamicsofMaterials课程性质：专业选修课学时/学分：32/2考核方式：闭卷考试选用教材：《材料热力学》第2版，徐祖耀，中国科学技术出版社，2001先修课程：材料科学基础，物理化学后继课程：无适用专业及层次：材料科学与工程及相关专业本科生大纲执笔人：曲晓飞大纲审核人：孙瑞雪一、教学目标材料热力学基础是金属材料工程专业一门重要的专业选修课。要求学生掌握热力学四大定律的概念、实质、适用条件、意义，理解材料科学研究中遇到的热力学现象，运用热恰、摘、自由能等热力学参量对具体材料变化过程做出正确的判断，为培养金属专业素质打下坚实的基础。通过本课程的学习，要求学生达到以下的目标：课程目标1：掌握热力学定律的实质并能应用与金属材料工程问题的描述和解释。课程目标2：能够根据热力学参量对具体材料变化过程做出正确的判断。能够对复杂金属工程问题进行识别、表达和分析。1
1 《材料热力学基础》教学大纲 课程编号：B04040900 课程名称：材料热力学基础 英文名称：Fundamentals of Thermodynamics of Materials 课程性质：专业选修课 学时/学分：32/2 考核方式：闭卷考试 选用教材：《材料热力学》第 2 版，徐祖耀，中国科学技术出版社，2001 先修课程：材料科学基础，物理化学 后继课程：无 适用专业及层次：材料科学与工程及相关专业本科生 大纲执笔人：曲晓飞 大纲审核人：孙瑞雪 一、教学目标 材料热力学基础是金属材料工程专业一门重要的专业选修课。要求学生掌握 热力学四大定律的概念、实质、适用条件、意义，理解材料科学研究中遇到的热 力学现象，运用热焓、熵、自由能等热力学参量对具体材料变化过程做出正确的 判断，为培养金属专业素质打下坚实的基础。通过本课程的学习，要求学生达到 以下的目标： 课程目标 1：掌握热力学定律的实质并能应用与金属材料工程问题的描述和 解释。 课程目标 2：能够根据热力学参量对具体材料变化过程做出正确的判断。能 够对复杂金属工程问题进行识别、表达和分析
二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展）毕业要求指标点课程目标毕业要求1.工程知识：能够1-1.能够运用数学、自然课程目标1将数学、自然科学、工程基科学、工程基础和专业知识础和专业知识用于分析和解对金属材料工程领域中的决金属材料工程领域中的复复杂工程问题进行正确识别与恰当表述。杂工程问题。毕业要求2.问题分析：能够2-1.能够运用数学、自然科课程目标2应用数学、自然科学、材料学和工程科学的基本原理，科学与工程的基础理论知识识别和判断复杂工程问题的关键环节和参数。和金属材料的专业知识，识别、表达复杂工程问题的关键环节、参数与解决方案，并能够通过文献研究对具体的复杂工程问题进行分析，以获得有效结论
2 二、课程目标与毕业要求的对应关系（表格可以扩展） 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 1.工程知识：能够 将数学、自然科学、工程基 础和专业知识用于分析和解 决金属材料工程领域中的复 杂工程问题。 1-1. 能够运用数学、自然 科学、工程基础和专业知识 对金属材料工程领域中的 复杂工程问题进行正确识 别与恰当表述。 课程目标 1 毕业要求 2. 问题分析：能够 应用数学、自然科学、材料 科学与工程的基础理论知识 和金属材料的专业知识，识 别、表达复杂工程问题的关 键环节、参数与解决方案， 并能够通过文献研究对具体 的复杂工程问题进行分析， 以获得有效结论。 2-1.能够运用数学、自然科 学和工程科学的基本原理， 识别和判断复杂工程问题 的关键环节和参数。 课程目标 2
三、教学基本内容及要求第一章热力学第零定律（热平衡和温度）及第一定律（能量关系）（支撑课程目标1)1.1基本概念1.2热力学第零定律（热平衡定律）和温度1.3热力学第一定律1.4W的计算1.5可逆过程1.6恒容热、恒压热和焰1.7热容1.8相变过程要求学生：掌握热力学中的热平衡和温度的关系（热力学第零定律）：掌握热力学中的能量关系（热力学第一定律）。教学重点：第一定律及应用教学难点：状态函数的理解及在热力学计算中的灵活运用第二章热力学第二定律（过程方向）及第三定律（炳值计算）（支撑课程目标1、2)2.1自发变化的共同特征一不可逆性2.2热力学第二定律2.3摘的概念2.4Clausius不等式与摘增加原理2.5焰变的计算2.6相变过程△S的计算2.7化学反应过程2.8Helmholtz自由能和Gibbs自由能2.9△A、AG的计算示例2.10热力学基本方程2.11克拉贝龙方程、克劳修斯-克拉贝龙方程要求学生：掌握热恰、摘、自由能等热力学参量在具体材料变化过程中的求解方法和对过程做出正确的判断（热力学第二定律和第三定律）。教学重点：材料热力学第二定律、第三定律en
3 三、教学基本内容及要求 第一章 热力学第零定律（热平衡和温度）及第一定律（能量关系）（支撑课程目 标 1） 1.1 基本概念 1.2 热力学第零定律（热平衡定律）和温度 1.3 热力学第一定律 1.4 W 的计算 1.5 可逆过程 1.6 恒容热、恒压热和焓 1.7 热 容 1.8 相变过程 要求学生：掌握热力学中的热平衡和温度的关系（热力学第零定律）；掌握 热力学中的能量关系（热力学第一定律）。 教学重点：第一定律及应用 教学难点：状态函数的理解及在热力学计算中的灵活运用 第二章 热力学第二定律（过程方向）及第三定律（熵值计算）（支撑课程目标 1、 2） 2.1 自发变化的共同特征——不可逆性 2.2 热力学第二定律 2.3 熵的概念 2.4 Clausius 不等式与熵增加原理 2.5 熵变的计算 2.6 相变过程 的计算 2.7 化学反应过程 2.8 Helmholtz 自由能和 Gibbs 自由能 2.9 A 、G 的计算示例 2.10 热力学基本方程 2.11 克拉贝龙方程、克劳修斯-克拉贝龙方程 要求学生：掌握热焓、熵、自由能等热力学参量在具体材料变化过程中的求 解方法和对过程做出正确的判断（热力学第二定律和第三定律）。 教学重点：材料热力学第二定律、第三定律 S
教学难点：摘的概念第三章热力学状态方程及其关系式（支撑课程目标2）3.1基本定义关系式与状态函数关系式3.2麦克斯维关系式3.3吉布斯-亥姆霍兹方程3.4基尔霍夫公式3.5克劳修斯-克拉佩龙方程3.6埃阑菲斯特方程3.7理查德规则和楚顿规则要求学生：能够理解热力学定律是如何通过热力学函数应用到材料科学研究领域：能够将热力学状态方程及其关系式应用到材料研究领域。教学重点：麦克撕韦关系及应用教学难点：麦克斯韦关系的推导第四章溶液（支撑课程目标1）4.1溶液组成的表示法4.2偏摩尔量，化学位（化学势）4.3亨利定律与拉乌尔定律4.4稀溶液的依数性要求学生：理解什么是稀溶液的依数性？如何将稀溶液的依数性应用到材料研究领域。教学重点：偏摩尔量、拉乌尔定律和亨利定律教学难点：稀溶液的依数性及在热力学计算中的灵活运用四、教学安排（学时数32）课程目标（毕业要求具体知识与能力要求采用的教学环节指标点）掌握热力学定律的实质并能应用与金属材料工程问课堂授课、讨论课、作课程目标1（指标点1-1）题的描述和解释。工程知业1识)能够根据热力学参量对课堂授课、讨论课、作课程目标2（指标点2-1）具体材料变化过程做出业4
4 教学难点：熵的概念 第三章 热力学状态方程及其关系式（支撑课程目标 2） 3.1 基本定义关系式与状态函数关系式 3.2 麦克斯维关系式 3.3 吉布斯-亥姆霍兹方程 3.4 基尔霍夫公式 3.5 克劳修斯-克拉佩龙方程 3.6 埃阑菲斯特方程 3.7 理查德规则和楚顿规则 要求学生：能够理解热力学定律是如何通过热力学函数应用到材料科学研究 领域；能够将热力学状态方程及其关系式应用到材料研究领域。 教学重点：麦克撕韦关系及应用 教学难点：麦克斯韦关系的推导 第四章 溶液（支撑课程目标 1） 4.1 溶液组成的表示法 4.2 偏摩尔量，化学位（化学势） 4.3 亨利定律与拉乌尔定律 4.4 稀溶液的依数性 要求学生：理解什么是稀溶液的依数性? 如何将稀溶液的依数性应用到材料 研究领域。 教学重点：偏摩尔量、拉乌尔定律和亨利定律 教学难点：稀溶液的依数性及在热力学计算中的灵活运用 四、教学安排（学时数32） 课程目标（毕业要求 指标点） 具体知识与能力要求 采用的教学环节 课程目标1（指标点1-1） 掌握热力学定律的实质并 能应用与金属材料工程问 题的描述和解释。（工程知 识） 课堂授课、讨论课、作 业 课程目标2（指标点2-1） 能够根据热力学参量对 具体材料变化过程做出 课堂授课、讨论课、作 业
正确的判断。能够对复杂金属工程问题进行识别、表达和分析。（分析问题）2、学时安排学时分配教学内容课堂授课讨论课热力学第零定律（热平衡和温度）及84第一定律（能量关系）热力学第二定律（过程方向）及第三84定律（焰值计算）42热力学状态方程及其关系式4溶液2总计2412五、课程考核方案1、各部分考核权重考核权重考核方式或途径作业15%期末考试85%总计100%2、评分标准（1）作业：每次作业必须在规定时间前交，迟交作业或作业不满足下列要求，均以零分计，每次作业按百分制评分，总评折算成15分得分完成情况按时交作业；能够结合作业中的相关问题，通过文献查阅等自主90-100分学习手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。5
5 正确的判断。能够对复杂 金属工程问题进行识别、 表达和分析。（分析问题） 2、学时安排 教学内容 学时分配 课堂授课 讨论课 热力学第零定律（热平衡和温度）及 第一定律（能量关系） 8 4 热力学第二定律（过程方向）及第三 定律（熵值计算） 8 4 热力学状态方程及其关系式 4 2 溶液 4 2 总计 24 12 五、课程考核方案 1、各部分考核权重 考核方式或途径 考核权重 作业 15% 期末考试 85% 总计 100% 2、评分标准 （1）作业：每次作业必须在规定时间前交，迟交作业或作业不满足下 列要求，均以零分计，每次作业按百分制评分，总评折算成15分。 完成情况 得分 按时交作业；能够结合作业中的相关问题，通过文献查阅等自主 学习手段，完成作业，论述逻辑清楚、层次分明，语言规范。 90-100分