《材料热力学》教学大纲课程类别（必修/选修）：必修课程名称：材料热力学课程英文名称：ThermodynamiesofMaterials其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：24/2/1.5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：1-12周星期五3-4节授课地点：松山湖校区6C-204授课对象：2020金属班开课学院：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，采用一对一的间答方式：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：《材料热力学》第三版徐祖耀李麟著科学出版社教学参考资料：《材料热力学》第二版郝士明蒋李洪晓化学工业出版社（物理化学》第六版天津大学物理化学数研室，高等教数育出版社课程简介：《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支撑毕业要求指标点毕业要求课程教学目标
《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：24/2/1.5 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：1-12 周 星期五 3-4 节 授课地点：松山湖校区 6C-204 授课对象：2020 金属班 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 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：《材料热力学》第三版 徐祖耀 李麟著 科学出版社 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 《物理化学》第六版 天津大学物理化学教研室 高等教育出版社 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，理解自发过程，掌握热力学第二定律，理解焰与克2.1具有综合运用所学的数学，自C2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表然科学和工程科学的基本原理分劳修斯不等式：掌握热力学第三定律，掌握自由达、并通过文献研究分析复杂金属材料工程问题，以获得有效能函数与判据，掌握热力学基本关系，理解溶液析解决金属材料制备、加工领域的结论。定义，理解偏摩尔量，掌握化学势，理解相律，复杂工程间题：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25.1能够开发、选择及使用现代专重点掌握利用相图资源和相图分析技术解决实际业检测设备、资源及技术来分析金C5.能够针对复杂金属材料工程问题，开发、选择与使用恰当的应用问间题，掌握功的计算，热的计算，理解第属材料工程中涉及合金设计与制技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂金属定律的实际应用，掌握摘变的计算，掌握自由能备、产品加工等方面的复杂工程问材料工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。的计算，掌握不同体系中化学势的计算，掌握形题，并能够理解其局限性。核、理解相变驱动力计算。目标3培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、12.2能够主动地、不断探索地、学C12.具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展探究科学的学习态度和思想意识：养成理论联系以致用地更新和优化自身知识体的能力。实际、科学严谨、认真细致、实事求是的科学态系。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。理论教学进程衰
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； C2.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复杂金属材料工程问题，以获得有效 结论。 目标 2 重点掌握利用相图资源和相图分析技术解决实际 应用问题，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。 C5.能够针对复杂金属材料工程问题，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，包括对复杂金属 材料工程问题的预测与模拟，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。 12.2 能够主动地、不断探索地、学 以致用地更新和优化自身知识体 系。 C12.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
教学方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）教学模式作业安排支撑课程目标法热力学的基本内涵，发展历史，任务课程思政作混合式，优重点：热力学的基本任务业：要求学生每人至少学院，班级难点：热力学的发展历史目标1阅读一篇与码：9511051绪论陈肯2讲授课程思政融入点：运用辩证法，讨论经热力学发展目标3典热力学的特点，培养学生的辩证看待39有关的文章事物的思维习惯。通过介绍“中国的霍或书籍，并金”金展鹏院士事迹，展示共产党人面做摘要。对困难时的不屈。理想气体微观模型及其状态方程：热力混合式，优学的基本概念：热力学第一定律；理想气体不同条件下的热力学能、焙及功的学院，班级热力学讲授+目标1计算码42第一定陈肯小组讨2目标2重点：热力学基本概念。95110539律论难点：热力学第一定律、功和热的计算。课程思政作自发过程的定义及其共同特征：热力学混合式，优业：阅读薛热力学第二定律文字表达：摘的定义、判据及讲授+目标1学院，班级定谭《生命摘变的计算：不可逆过程的本质及摘的第二定3-4陈肯小组讨4是什么》第目标3码：951105微观意义。律论6章，并做39重点：热力学第二定律。摘要
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） 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。通过介绍“中国的霍 金”金展鹏院士事迹，展示共产党人面 对困难时的不屈。 混合式，优 学院，班级 码：951105 39 讲授 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 热 力 学 第 一 定 律 陈肯 2 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。 混合式，优 学院，班级 码 ： 95110539 讲 授 + 小组讨 论 目标 1 目标 2 3-4 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。 混合式，优 学院，班级 码：951105 39 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
难点：的引出、摘判据。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，引导学生将焙判据与实际中的现象联系。A定义及判据：G定义及判据：AG和混合式，优AA的计算：热力学基本关系式的推导、学院，班级热力学函课堂讲使用条件及应用目标1码：951105n授+小数及其基陈肯2重点：自由能的计算。目标239组讨论本关系式难点：热力学基本关系的推导。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，化混合式，优课程思政作学势对传质过程的决定性作用业：要求学学院，班级课堂讲目标1溶液的热生利用化学重点：化学势。码：9511056陈肯授+小2势判据来解目标2力学性质难点：拉乌尔定律和亨利定律。39组讨论释生活中的现象。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。相的概念和相平衡条件：相图中点、线、课堂讲混合式，优目标1面的含义，能够分析相图：各种基本相相平衡陈肯8授+小7-10学院，班级图的特点，能够根据相图分析体系相变目标2组讨论过程：相图构成规律。码：951105
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。 5 热力学函 数及其基 本关系式 陈肯 2 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。 混合式，优 学院，班级 码：951105 39 课堂讲 授 + 小 组讨论 目标 1 目标 2 6 溶液的热 力学性质 陈肯 2 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。 混合式，优 学院，班级 码：951105 39 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 7-10 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。 混合式，优 学院，班级 码：951105 课堂讲 授 + 小 组讨论 目标 1 目标 2
重点：相图分析39难点：相律的推导自由能判据：理想溶液和实际溶液自由能公式，自由能最小原理及公切线法购混合式，优在二组分体系相平衡分析中的应用，能通过分析自由能曲线，确定相平衡状学院，班级课堂讲目标 1相图热力态：由化学势相等条件计算两相平衡浓码：951105陈肯112授+小学度的方法。目标239组讨论重点：自由能最小原理及公切线法难点：分析自由能曲线，确定相平衡状态一级相变和二级相变的定义及特点：形混合式，优核驱动力的计算方法及图示表示：相变学院，班级课堂讲时驱动力的图示表示：Spinodal分解的目标1相变热力码：95110512陈肯2授+小特点及其热力学原因。学目标339重点：合金形核-生长驱动力的计算方法组讨论难点：Spinodal分解。合计：24评价依据及成绩比例（%）权重(%)课程目标支撑毕业要求指标点出勤考试学案及作业课堂抢答
重点：相图分析 难点：相律的推导 39 11 相图热力 学 陈肯 2 自由能判据；理想溶液和实际溶液自由 能公式，自由能最小原理及公切线法则 在二组分体系相平衡分析中的应用，能 通过分析自由能曲线，确定相平衡状 态；由化学势相等条件计算两相平衡浓 度的方法。 重点：自由能最小原理及公切线法 难点：分析自由能曲线，确定相平衡状 态 混合式，优 学院，班级 码：951105 39 课堂讲 授 + 小 组讨论 目标 1 目标 2 12 相变热力 学 陈肯 2 一级相变和二级相变的定义及特点；形 核驱动力的计算方法及图示表示；相变 时驱动力的图示表示；Spinodal 分解的 特点及其热力学原因。 重点：合金形核-生长驱动力的计算方法 难点：Spinodal 分解。 混合式，优 学院，班级 码：951105 39 课堂讲 授 + 小 组讨论 目标 1 目标 3 合计： 24 课程目标 支撑毕业要求指标点 评价依据及成绩比例（%） 权重（%） 出勤 学案及作业 课堂抢答 考试