《材料热力学》教学大纲课程名称：材料热力学课程类别（必修/选修）：必修课英文名称：ThermodynamiesofMaterials其中实验/实贱学时：0总学时/周学时/学分：32/2/2先修课程：高等数学、大学物理、大学化学等后续课程支撑：材料科学基础、金属学及热处理、金属凝固理论授课地点：松山湖校区6B403（一班）/6C-206（二班）授课时间：1-16周星期一3-4节(1班）/星期四3-4节（2班）授课对象：2024级金属1-2班开课学院：材料科学与工程学院任课教师姓名/职称：：陈肯/副教授祝闻/副教授答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式：2.通过电子邮件等联系方式答疑。课程考核方式：开卷（）闭卷（）课程论文（）其它（）使用教材：《物理化学》上册第七版天津大学物理化学教研室高等教育出版社教学参考资料：《材料热力学》第二版郝士明蒋敏李洪晓化学工业出版社课程简介：《材料热力学》课程是材料类专业本科生的重要基础课程。材料热力学是热力学基本原理在材料科学研究中的应用，其与动力学、品体学及固体物理和固体化学等共同组成了材料科学的学科基础。材料热力学的主要任务是揭示材料中相和组织的形成规律，确定相稳定性、相变方向及相变驱动力等。应用材料热力学基本原理可以阐明和预测相图、相变以及材料的其他物理现象。本课程的主要任务是培养学生应用基本热力学原理解决材料研究中具体问题及解释材料科学中热力学现象的能力。课程主要讲述内容包括：热力学三大定律、溶液模型、相图热力学及相变热力学等。通过该课程的学习，要求学生掌握热力学基本定律，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而形成材料热力学规律的。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求支撑毕业要求指标点课程教学目标1
1 《材料热力学》教学大纲 课程名称：材料热力学 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：Thermodynamics of Materials 总学时/周学时/学分：32/2/2 其中实验/实践学时：0 先修课程： 高等数学、大学物理、大学化学等 后续课程支撑： 材料科学基础、金属学及热处理、金属凝固理论 授课时间： 1-16 周 星期一 3-4 节(1 班)/星期四 3-4 节（2 班） 授课地点：松山湖校区 6B403（一班）/6C-206（二班） 授课对象： 2024 级金属 1-2 班 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称： 陈肯/副教授 祝闻/副教授 答疑时间、地点与方式： 1.每次上课的课间和课后，采用一对一的问答方式；2.通过电子邮件等联系方式答疑。 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（ ） 使用教材：《物理化学》上册 第七版 天津大学物理化学教研室 高等教育出版社 教学参考资料：《材料热力学》第二版 郝士明 蒋敏 李洪晓 化学工业出版社 课程简介：《材料热力学》课程是材料类专业本科生的重要基础课程。材料热力学是热力学基本原理在材料科学研究中的应用，其与动力学、晶体学及 固体物理和固体化学等共同组成了材料科学的学科基础。材料热力学的主要任务是揭示材料中相和组织的形成规律，确定相稳定性、相变方向及相变驱 动力等。应用材料热力学基本原理可以阐明和预测相图、相变以及材料的其他物理现象。本课程的主要任务是培养学生应用基本热力学原理解决材料研 究中具体问题及解释材料科学中热力学现象的能力。课程主要讲述内容包括：热力学三大定律、溶液模型、相图热力学及相变热力学等。通过该课程的 学习，要求学生掌握热力学基本定律，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而形成材料热力学规律的。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求
目标1：理解热力学基本概念，掌握热力学第一定律，理解自发过2.1具有综合运用所学的数学，自然科程，掌握热力学第二定律，理解摘与克劳修斯不等式，掌No.2问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学和工程科学的基本原理分析解决金握热力学第三定律，掌握自由能函数与判据，掌握热力学学的基本原理：识别、表达、并通过文献研究分析属材料制备、加工领域的复杂工程问基本关系，理解溶液定义，理解偏摩尔量，掌握化学势，金属材料领域的复杂工程间题，以获得有效结论。题：理解相律，掌握典型相图，理解相变分类，掌握形核、相变驱动力，理解调幅分解。目标215.1能够开发、选择及使用现代专业检No.5使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制掌握功的计算，热的计算，理解第一定律的实际应用，掌测设备、资源及技术来分析金属材料工备、加工等问题，开发、选择与使用恰当的技术、程中涉及合金设计与制备、产品加工等握摘变的计算，掌握自由能的计算，掌握不同体系中化学资源、现代工程工具和信息技术工具，对金属材料势的计算，掌握相图分析并应用于合金设计，形核、理解方面的复杂工程问题，并能够理解其局工程领域复杂问题进行预测与模拟，并能够理解其限性。局限性。相变驱动力计算。目标3：培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学12.1具有自主学习和终身学习的意识，的学习态度和思想意识：养成理论联系实际、科学严谨、No.12终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。认真细致、实事求是的科学态度和职业道德，积极落实人有不断学习和适应发展的能力。才培养计划，使学生成为出色的、受社会所欢迎的工程技术人才。2
2 目标 1： 理解热力学基本概念，掌握热力学第一定律，理解自发过 程，掌握热力学第二定律，理解熵与克劳修斯不等式，掌 握热力学第三定律，掌握自由能函数与判据，掌握热力学 基本关系，理解溶液定义，理解偏摩尔量，掌握化学势， 理解相律，掌握典型相图，理解相变分类，掌握形核、相 变驱动力，理解调幅分解。 2.1 具有综合运用所学的数学，自然科 学和工程科学的基本原理分析解决金 属材料制备、加工领域的复杂工程问 题； No.2 问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科 学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析 金属材料领域的复杂工程问题，以获得有效结论。 目标 2： 掌握功的计算，热的计算，理解第一定律的实际应用，掌 握熵变的计算，掌握自由能的计算，掌握不同体系中化学 势的计算，掌握相图分析并应用于合金设计，形核、理解 相变驱动力计算。 5.1 能够开发、选择及使用现代专业检 测设备、资源及技术来分析金属材料工 程中涉及合金设计与制备、产品加工等 方面的复杂工程问题，并能够理解其局 限性。 No.5 使用现代工具：能够针对金属材料的设计、制 备、加工等问题，开发、选择与使用恰当的技术、 资源、现代工程工具和信息技术工具，对金属材料 工程领域复杂问题进行预测与模拟，并能够理解其 局限性。 目标 3： 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学 的学习态度和思想意识；养成理论联系实际、科学严谨、 认真细致、实事求是的科学态度和职业道德，积极落实人 才培养计划，使学生成为出色的、受社会所欢迎的工程技 术人才。 12.1 具有自主学习和终身学习的意识， 有不断学习和适应发展的能力。 No.12 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识， 有不断学习和适应发展的能力
理论教学进程表支撑教学周次教学主题授课教师教学模式学时敬教学内容（重点、难点、课程思政融入点）学生学习预期成果作业安排课程方法目标课程思政作热力学的基本内涵，发展历史，任务业：要求学1，理解热力学的基重点：热力学的基本任务线上，优学院，生每人至少本内涵：2，了解材讲授+班级码：目标1阅读一篇与难点：热力学的发展历史料热力学的发展历小组绪论陈肯270439381热力学发展目标3史及基本内容。讨论课程思政融入点：运用辩证法，讨论经有关的文章典热力学的特点，培养学生的辩证看待或书籍，并事物的思维习惯。做摘要。1，理解理想气体微理想气体微观模型及其状态方程：，热力观模型及其状态方学的基本概念：热力学第一定律：理想程：2，理解并掌握混合式，优学气体不同条件下的热力学能、焰及功的热力学的基本概讲投+院，班级码：目标1计算热力学第2-4陈肯小组课后习题6念：3，理解并掌握70439381一定律目标2重点：热力学基本概念。讨论热力学第一定律：4，理解并掌握体积难点：热力学第一定律、功和热的计算。功的概念及功的计算3
3 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教师 学时数 教学内容（重点、难点、课程思政融入点） 学生学习预期成果 教学模式 教学 方法 作业安排 支撑 课程 目标 1 绪论 陈肯 2 热力学的基本内涵，发展历史，任务 重点：热力学的基本任务 难点：热力学的发展历史 课程思政融入点：运用辩证法，讨论经 典热力学的特点，培养学生的辩证看待 事物的思维习惯。 1，理解热力学的基 本内涵；2，了解材 料热力学的发展历 史及基本内容。 线上，优学院， 班 级 码 ： 70439381 讲授+ 小 组 讨论 课程思政作 业：要求学 生每人至少 阅读一篇与 热力学发展 有关的文章 或书籍，并 做摘要。 目标 1 目标 3 2-4 热力学第 一定律 陈肯 6 理想气体微观模型及其状态方程；,热力 学的基本概念；热力学第一定律；理想 气体不同条件下的热力学能、焓及功的 计算 重点：热力学基本概念。 难点：热力学第一定律、功和热的计算。 1，理解理想气体微 观模型及其状态方 程；2，理解并掌握 热 力 学 的 基 本 概 念；3，理解并掌握 热力学第一定律； 4，理解并掌握体积 功的概念及功的计 算 混合式，优学 院，班级码： 70439381 讲授+ 小 组 讨论 课后习题 目标 1 目标 2
1，理解并掌握自发过程的定义：2，理自发过程的定义及其共同特征：热力学解并掌握热力学第第二定律文字表达：摘的定义、判据及二定律：3，理解热课程思政作摘变的计算：不可逆过程的本质及摘的力学第二定律：4，混合式，优学微观意义。业：阅读薛讲授+理解并掌握判据院，班级码：目标1定谭《生命热力学第重点：热力学第二定律。陈肯小组5-64及摘变的计算；5，70439381二定律是什么》第6目标3讨论难点：的引出、烯判据。理解不可逆过程的章，并做摘本质及炳的微观意要。课程思政融入点：从马克思主义认识论义：6，理解并掌握的理论联系实际的出发，引导学生将摘热力学第三定律。判据与实际中的现象联系。1，理解并掌握A定A定义及判据：G定义及判据：AG和义及判据2，理解并AA的计算：热力学基本关系式的推导、混合式，优学课堂掌握G定义及判据：热力学函使用条件及应用院，班级码：目标1讲授+3，理解并掌握AG7-8陈肯课后习题数及其基470439381重点：自由能的计算。小组目标2和△A的计算：4，本关系式讨论难点：热力学基本关系的推导。理解并掌握热力学基本关系式的推导、使用条件及应
4 5-6 热力学第 二定律 陈肯 4 自发过程的定义及其共同特征；热力学 第二定律文字表达；熵的定义、判据及 熵变的计算；不可逆过程的本质及熵的 微观意义。 重点：热力学第二定律。 难点：熵的引出、熵判据。 课程思政融入点：从马克思主义认识论 的理论联系实际的出发，引导学生将熵 判据与实际中的现象联系。 1，理解并掌握自发 过程的定义；2，理 解并掌握热力学第 二定律；3，理解热 力学第二定律；4， 理解并掌握熵判据 及熵变的计算；5， 理解不可逆过程的 本质及熵的微观意 义；6，理解并掌握 热力学第三定律。 混合式，优学 院，班级码： 70439381 讲授+ 小 组 讨论 课程思政作 业：阅读薛 定谔《生命 是什么》第 6 章，并做摘 要。 目标 1 目标 3 7-8 热力学函 数及其基 本关系式 陈肯 4 A 定义及判据；G 定义及判据；ΔG 和 ΔA 的计算；热力学基本关系式的推导、 使用条件及应用 重点：自由能的计算。 难点：热力学基本关系的推导。 1，理解并掌握 A 定 义及判据 2，理解并 掌握G定义及判据； 3，理解并掌握ΔG 和ΔA 的计算；4， 理解并掌握热力学 基 本 关 系 式 的 推 导、使用条件及应 混合式，优学 院，班级码： 70439381 课 堂 讲授+ 小 组 讨论 课后习题 目标 1 目标 2
用摩尔量、化学势、理想溶液、稀溶液、活度、活度系数等概念的含义：偏摩尔量的求和公式、化学势公式，拉乌尔定律、亨利定律、依数性产生的原因，化课程思政作学势对传质过程的决定性作用。1，理解依数性产生混合式，优学业：要求学课堂的原因：2,掌握化学重点：化学势。院，班级码：目标1讲授+溶液的热生利用化学势公式及标准态含陈肯9-10A70439381力学性质难点：拉乌尔定律和享利定律。小组势判据来解目标2义。讨论释生活中的课程思政融入点：从理论联系实际的观现象。点出发，讲授应用化学势解决实际溶液中的热力学问题，深化学生对知行合一的理解。1，理解相的概念和相的概念和相平衡条件：相图中点、线、混合式，优学课堂相平衡条件：2，理面的含义，能够分析相图：各种基本相院，班级码：目标1讲授+解相图中点、线、图的特点，能够根据相图分析体系相变陈肯11-13相平衡8课后习题70439381小组面的含义，能够分目标2过程：相图构成规律。讨论析相图：3，掌握各重点：相图分析种基本相图的特5
5 用 9-10 溶液的热 力学性质 陈肯 4 摩尔量、化学势、理想溶液、稀溶液、 活度、活度系数等概念的含义；偏摩尔 量的求和公式、化学势公式，拉乌尔定 律、亨利定律、依数性产生的原因，化 学势对传质过程的决定性作用。 重点：化学势。 难点：拉乌尔定律和亨利定律。 课程思政融入点：从理论联系实际的观 点出发，讲授应用化学势解决实际溶液 中的热力学问题，深化学生对知行合一 的理解。 1，理解依数性产生 的原因；2,掌握化学 势公式及标准态含 义。 混合式，优学 院，班级码： 70439381 课 堂 讲授+ 小 组 讨论 课程思政作 业：要求学 生利用化学 势判据来解 释生活中的 现象。 目标 1 目标 2 11-13 相平衡 陈肯 8 相的概念和相平衡条件；相图中点、线、 面的含义，能够分析相图；各种基本相 图的特点，能够根据相图分析体系相变 过程；相图构成规律。 重点：相图分析 1，理解相的概念和 相平衡条件；2，理 解相图中点、线、 面的含义，能够分 析相图；3，掌握各 种 基 本 相 图 的 特 混合式，优学 院，班级码： 70439381 课 堂 讲授+ 小 组 讨论 课后习题 目标 1 目标 2