第一章理論與實(shí)驗(yàn)熱力學(xué)的結(jié)合：歷史背景與當(dāng)代需求第二章理論熱力學(xué)：基礎(chǔ)框架與高級(jí)模型第三章實(shí)驗(yàn)熱力學(xué)：測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)第四章理論與實(shí)驗(yàn)的橋梁：計(jì)算熱力學(xué)與模擬方法第五章理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)：熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證第六章熱力學(xué)研究的未來(lái)：預(yù)測(cè)、挑戰(zhàn)與展望01第一章理論與實(shí)驗(yàn)熱力學(xué)的結(jié)合：歷史背景與當(dāng)代需求第一章第1頁(yè)引言：熱力學(xué)的發(fā)展歷程熱力學(xué)三大定律的發(fā)現(xiàn)早期理論的發(fā)展與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證卡諾循環(huán)的效率計(jì)算理想熱機(jī)效率的理論極限焦耳的熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)?zāi)芰渴睾愕膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證能源消耗結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)有理論模型的局限性新型材料的熱物理性質(zhì)理論與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同需求歷史照片與理論轉(zhuǎn)化路徑從理論假設(shè)到工程應(yīng)用的演變第一章第2頁(yè)分析：理論模型的局限性與實(shí)驗(yàn)突破經(jīng)典與量子熱力學(xué)模型的對(duì)比宏觀與微觀理論的差異玻爾茲曼方程的精度氣體分子速度分布的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證石墨烯熱導(dǎo)率的異?，F(xiàn)象經(jīng)典模型的失效案例分子動(dòng)力學(xué)模擬的應(yīng)用納米尺度熱輸運(yùn)的預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論模型的誤差分析不同材料的對(duì)比研究非理想效應(yīng)的理論修正活度系數(shù)模型的應(yīng)用第一章第3頁(yè)論證：結(jié)合案例：卡諾循環(huán)的現(xiàn)代化改造超臨界CO2布雷頓循環(huán)的測(cè)量激光干涉技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)典卡諾模型的修正不可逆性的理論考慮燃?xì)廨啓C(jī)效率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)湍流損耗的測(cè)量太陽(yáng)能熱發(fā)電的效率分析對(duì)流損失的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證湍流卡諾方程的提出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與理論修正功率損失的關(guān)聯(lián)性研究實(shí)驗(yàn)系數(shù)的確定第一章第4頁(yè)總結(jié)：本章核心與過渡理論與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同關(guān)系熱科學(xué)突破的驅(qū)動(dòng)因素時(shí)間軸展示熱力學(xué)研究階段從經(jīng)典到量子的發(fā)展歷程理論預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證問題負(fù)熵產(chǎn)生速率的假設(shè)檢驗(yàn)熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)方法理論模型的選擇與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性要求環(huán)境控制與測(cè)量精度過渡到計(jì)算熱力學(xué)的必要性AI與模擬方法的應(yīng)用前景02第二章理論熱力學(xué)：基礎(chǔ)框架與高級(jí)模型第二章第1頁(yè)引言：熱力學(xué)第一、二定律的數(shù)學(xué)化克勞修斯不等式的發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)焦耳-湯姆遜實(shí)驗(yàn)裝置熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量麥克斯韋妖與信息熵?zé)崃W(xué)第二定律與信息論的關(guān)系玻爾茲曼公式與熵微觀狀態(tài)與宏觀熵的聯(lián)系實(shí)驗(yàn)測(cè)量熱力學(xué)參數(shù)比熱容與熵變的測(cè)量方法熱力學(xué)定律的應(yīng)用經(jīng)典理論在工程中的應(yīng)用第二章第2頁(yè)分析：熱力學(xué)第三定律與統(tǒng)計(jì)力學(xué)橋梁順磁鹽的磁熵變測(cè)量低溫下的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)Nernst定律的提出熱力學(xué)第三定律的數(shù)學(xué)表達(dá)量子隧穿效應(yīng)低溫實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)核磁共振（NMR）技術(shù)磁熵變的精確測(cè)量聲子壽命的測(cè)量熱力學(xué)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性熱力學(xué)模型的適用邊界經(jīng)典與量子模型的對(duì)比第二章第3頁(yè)論證：吉布斯自由能的工程應(yīng)用生物燃料工廠的優(yōu)化熱力學(xué)模型在化工工藝中的應(yīng)用理想溶液與真實(shí)溶液模型活度系數(shù)的理論預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量與理論對(duì)比不同溫度下的誤差分析非理想效應(yīng)的修正相圖預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分子動(dòng)力學(xué)模擬的修正實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反饋與模型改進(jìn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的重要性理論模型的修正與完善第二章第4頁(yè)總結(jié)：理論框架的適用邊界經(jīng)典熱力學(xué)的適用范圍宏觀系統(tǒng)的理論模型量子熱力學(xué)模型的必要性微觀尺度的研究需求聲子譜的測(cè)量高溫熵的主要來(lái)源熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)方法理論模型的選擇與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性要求環(huán)境控制與測(cè)量精度過渡到計(jì)算熱力學(xué)的必要性AI與模擬方法的應(yīng)用前景03第三章實(shí)驗(yàn)熱力學(xué)：測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)第三章第1頁(yè)引言：熱力學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量比熱容的測(cè)量方法經(jīng)典量熱計(jì)的實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論對(duì)比不同材料的誤差分析熱電偶的應(yīng)用溫度測(cè)量的技術(shù)發(fā)展輻射誤差的修正熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)的精度要求實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表不同溫度下的測(cè)量結(jié)果熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)的歷史演進(jìn)測(cè)量技術(shù)的改進(jìn)與優(yōu)化第三章第2頁(yè)分析：實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差與修正輻射誤差的修正熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)的精度要求熱電偶的應(yīng)用溫度測(cè)量的技術(shù)發(fā)展輻射誤差的修正熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)的精度要求熱電偶的應(yīng)用溫度測(cè)量的技術(shù)發(fā)展輻射誤差的修正熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)的精度要求熱電偶的應(yīng)用溫度測(cè)量的技術(shù)發(fā)展第三章第3頁(yè)論證：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論模型的案例順磁鹽的磁熵變測(cè)量低溫下的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)Nernst定律的提出熱力學(xué)第三定律的數(shù)學(xué)表達(dá)量子隧穿效應(yīng)低溫實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)核磁共振（NMR）技術(shù)磁熵變的精確測(cè)量聲子壽命的測(cè)量熱力學(xué)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性熱力學(xué)模型的適用邊界經(jīng)典與量子模型的對(duì)比第三章第4頁(yè)總結(jié)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性熱力學(xué)參數(shù)的測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性要求過渡到計(jì)算熱力學(xué)的必要性實(shí)驗(yàn)技術(shù)的選擇與應(yīng)用環(huán)境控制與測(cè)量精度AI與模擬方法的應(yīng)用前景04第四章理論與實(shí)驗(yàn)的橋梁：計(jì)算熱力學(xué)與模擬方法第四章第1頁(yè)引言：計(jì)算熱力學(xué)的發(fā)展歷程早期計(jì)算熱力學(xué)的發(fā)展電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與挑戰(zhàn)分子動(dòng)力學(xué)（MD）的提出納米尺度熱輸運(yùn)的預(yù)測(cè)第一性原理計(jì)算（DFT）的興起材料科學(xué)的計(jì)算模擬計(jì)算熱力學(xué)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用能源轉(zhuǎn)換效率的提升量子計(jì)算與熱力學(xué)的結(jié)合非平衡態(tài)問題的解決計(jì)算熱力學(xué)的未來(lái)趨勢(shì)AI與機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用第四章第2頁(yè)分析：分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬的應(yīng)用石墨烯熱導(dǎo)率的模擬預(yù)測(cè)納米材料的熱輸運(yùn)特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果的對(duì)比不同溫度下的誤差分析力場(chǎng)模型的選擇計(jì)算精度與效率的權(quán)衡聲子色散的模擬熱輸運(yùn)的微觀機(jī)制MD模擬的修正實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反饋與模型改進(jìn)MD模擬的應(yīng)用領(lǐng)域材料科學(xué)與工程第四章第3頁(yè)論證：第一性原理計(jì)算（DFT）的突破鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的能帶結(jié)構(gòu)光電轉(zhuǎn)換效率的理論預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量與理論對(duì)比不同材料的誤差分析交換關(guān)聯(lián)泛函的選擇計(jì)算精度與效率的權(quán)衡DFT在過渡金屬化合物中的應(yīng)用電子結(jié)構(gòu)與熱物理性質(zhì)的關(guān)聯(lián)DFT的修正與改進(jìn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反饋與模型優(yōu)化DFT的應(yīng)用領(lǐng)域材料科學(xué)與工程第四章第4頁(yè)總結(jié)：計(jì)算方法的適用性計(jì)算熱力學(xué)的適用范圍計(jì)算精度與實(shí)驗(yàn)誤差過渡到材料設(shè)計(jì)的必要性不同材料的計(jì)算模型選擇理論與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同關(guān)系A(chǔ)I與計(jì)算熱力學(xué)的結(jié)合05第五章理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)：熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證第五章第1頁(yè)引言：基于理論的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)框架實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖理論到實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)化路徑傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)的結(jié)合AI輔助實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)效率與精度的提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化案例燃料電池效率提升實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理確保結(jié)果的可比性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性要求環(huán)境控制與測(cè)量精度第五章第2頁(yè)分析：熱力學(xué)參數(shù)的預(yù)測(cè)案例硅基納米線熱導(dǎo)率的計(jì)算理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)測(cè)量與理論對(duì)比不同材料的誤差分析力場(chǎng)模型的選擇計(jì)算精度與效率的權(quán)衡聲子色散的模擬熱輸運(yùn)的微觀機(jī)制MD模擬的修正實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反饋與模型改進(jìn)MD模擬的應(yīng)用領(lǐng)域材料科學(xué)與工程第五章第3頁(yè)論證：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的迭代過程新型熱電材料的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反饋模型的修正與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)AI輔助的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的重要性理論模型的完善實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性分析誤差來(lái)源的識(shí)別實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性要求環(huán)境控制與測(cè)量精度第五章第4頁(yè)總結(jié)：理論實(shí)驗(yàn)協(xié)同的關(guān)鍵理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的重要性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性要求過渡到熱力學(xué)研究的未來(lái)材料設(shè)計(jì)的效率測(cè)量精度與誤差分析AI與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同06第六章熱力學(xué)研究的未來(lái)：預(yù)測(cè)、挑戰(zhàn)與展望第六章第1頁(yè)引言：下一代熱力學(xué)研究趨勢(shì)AI輔助熱力學(xué)設(shè)計(jì)材料研發(fā)的效率提升AI在材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同量子計(jì)算與熱力學(xué)非平衡態(tài)問題的解決計(jì)算熱力學(xué)的未來(lái)趨勢(shì)AI與機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用熱力學(xué)研究的挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制熱力學(xué)研究的未來(lái)方向跨學(xué)科融合第六章第2頁(yè)分析：極端條件下的熱力學(xué)挑戰(zhàn)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）磁約束裝置低溫實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)量子統(tǒng)計(jì)效應(yīng)火星環(huán)境的熱力學(xué)研究低重力條件深海熱液噴口高壓高溫環(huán)境極端條件下的實(shí)驗(yàn)設(shè)備模擬與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合極端條件的研究意義能源轉(zhuǎn)換效率第六章第3頁(yè)論證：跨學(xué)科融合的必要性與案例生物分子熱力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同材料設(shè)計(jì)的跨學(xué)科方法AI輔助的優(yōu)