直面热力学知识缺口：基于 Julia 的计算热力学短课程
物理教育
2025-06-26 v1
摘要
热力学中的计算要素在当代化学工程研究与实践中的重要性日益凸显。然而，传统热力学教学很少涉及计算热力学，导致学生难以应对工业界与学术界所采用的前沿方法。近期易用的开源热力学代码兴起，为教育者弥补这一缺口提供了契机。本工作中，我们展示了一门使用 Clapeyron.jl 包开发并实施的短课程，其全部材料均在 GitHub 上公开。该课程可作为他人将计算材料融入热力学教学的基础。课程分为三个部分：第一部分作为复习，涵盖数值方法与热力学的核心内容；第二部分介绍一系列热力学模型，如活度系数模型与立方状态方程，并概述其实现；第三部分转向部署，指导学生如何实现涵盖体积求解器、饱和求解器、化学稳定性分析与闪蒸问题的计算热力学方法。在面向本科生与研究生开展的试点研究中，参与者认为材料引人入胜且与他们的化学工程教育高度相关。
引用
@article{arxiv.2310.13234,
title = {Confronting the thermodynamics knowledge gap: A short course on computational thermodynamics in Julia},
author = {Luc Paoli and Pavan K. Inguva and Andrew J. Haslam and Pierre J. Walker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.13234},
year = {2025}
}