热学（21世纪物理规划教材·基础课系列）

第一章热力学系统的平衡态及状态方程1
1.1物质结构的基本图像1
1.1.1物质结构的原子分子学说1
1.1.2物质分子处于不停顿的无规则运动状态2
1.1.3分子之间存在相互作用3
1.2热力学系统及其状态参量5
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第一章热力学系统的平衡态及状态方程1
1.1物质结构的基本图像1
1.1.1物质结构的原子分子学说1
1.1.2物质分子处于不停顿的无规则运动状态2
1.1.3分子之间存在相互作用3
1.2热力学系统及其状态参量5
1.2.1热力学系统及其分类5
1.2.2热力学系统的状态参量6
1.3平衡态的概念7
1.4温度与温标9
1.4.1温度的概念9
1.4.2温度相同的判定原则——热力学第零定律9
1.4.3温度高低的数值标定——温标10
1.5状态方程及一些系统的状态方程的唯象确定14
1.5.1状态方程的基本概念14
1.5.2理想气体的状态方程17
1.5.3实际气体状态方程简介23
1.5.4确定状态方程的唯象方法的一般讨论26
1.6理想气体状态方程的初级微观理论31
1.6.1理想气体的微观模型31
1.6.2理想气体的压强公式31
1.6.3温度的本质34
习题36
第二章热平衡态下微观状态的统计分布律43
2.1统计规律与分布函数的概念43
2.1.1事件及其概率43
2.1.2统计规律及其伽尔顿板实验演示44
2.1.3随机变量与分布函数45
2.1.4一些常见的分布律49
2.2麦克斯韦分布律52
2.2.1速度空间与速度分布律的概念52
2.2.2麦克斯韦速度分布律和速率分布律54
2.2.3麦克斯韦分布律的实验检验57
2.2.4麦克斯韦分布律的一些应用举例61
2.3麦克斯韦–玻尔兹曼分布律68
2.3.1重力场中微粒密度随高度的等温分布68
2.3.2玻尔兹曼密度分布律及麦克斯韦–玻尔兹曼分布律69
2.4能量均分定理与热容量72
2.4.1分子的自由度72
2.4.2能量均分定理72
2.4.3理想气体的内能及热容量75
2.4.4固体的内能及热容量81
2.5粒子按微观运动状态的分布规律82
2.5.1微观粒子运动状态的描述及微观粒子系统的分类82
2.5.2三类系统的微观态数目85
2.5.3
近独立粒子系统的粒子按能量的最概然分布88
2.6气体分子的碰撞及其概率分布101
2.6.1气体分子的平均自由程与平均碰撞频率101
2.6.2气体分子碰撞的概率分布105
习题108
第三章近平衡态中的输运过程114
3.1近平衡态中的输运过程及其宏观规律114
3.1.1黏滞现象及其宏观规律114
3.1.2热传导现象及其宏观规律116
3.1.3扩散现象及其宏观规律117
3.2气体中输运现象的微观解释120
3.2.1输运过程中的流120
3.2.2黏滞、热传导及扩散现象的微观解释及相应系数的确定121
3.3稀薄气体中的输运现象126
3.4布朗运动及其引起的扩散127
3.4.1布朗运动的理论描述127
3.4.2布朗粒子的扩散举例129
3.5非平衡过程中的一些常见现象简介131
3.5.1分岔、分形与自相似结构131
3.5.2耗散结构与自组织现象133
习题136
第四章热力学第一定律139
4.1热力学过程和准静态过程139
4.1.1热力学过程及准静态过程的概念139
4.1.2实现准静态过程的可能性及条件140
4.2热力学第一定律141
4.2.1能量守恒定律141
4.2.2功——力学作用下转移的能量142
4.2.3热量——热学相互作用下转移的能量144
4.2.4内能——热力学系统的内部能量145
4.2.5功、热量及内能间的关系——热力学第一定律145
4.3热力学第一定律在物体性质描述中的简单应用147
4.3.1物体的热容量147
4.3.2物体的内能和焓148
4.3.3焦耳定律及其实验检验150
4.4热力学第一定律对理想气体的应用159
4.4.1理想气体的等体过程159
4.4.2理想气体的等压过程161
4.4.3理想气体的等温过程162
4.4.4理想气体的绝热过程163
4.4.5理想气体的多方过程170
4.5循环过程和卡诺循环176
4.5.1循环过程的概念、性质和效率176
4.5.2理想气体的卡诺循环及其效率181
4.5.3内燃机的理想循环183
4.5.4制冷设备与制热设备185
习题187
第五章热力学第二定律和第三定律194
5.1可逆过程与不可逆过程194
5.1.1可逆过程与不可逆过程的概念194
5.1.2可逆过程与不可逆过程举例及区分195
5.2热力学第二定律的两种语言表述196
5.2.1热力学第二定律的克劳修斯表述196
5.2.2热力学第二定律的开尔文表述197
5.2.3克劳修斯表述与开尔文表述的等价性197
5.3热力学第二定律的数学表述199
5.3.1卡诺定理199
5.3.2热力学第二定律的数学表述201
5.3.3卡诺定理应用举例203
5.4熵与熵增加原理205
5.4.1熵的概念205
5.4.2熵变的计算207
5.4.3熵增加原理215
5.5熵及热力学第二定律的统计意义217
5.5.1微观熵——玻尔兹曼熵217
5.5.2微观熵与宏观熵的关系218
5.5.3熵及热力学第二定律的统计意义221
5.5.4熵与信息225
5.6热力学第二定律的应用举例226
5.6.1卡诺定理的另一种证明226
5.6.2热力学温标的建立228
5.7自由能、自由焓、化学势及热力学方程232
5.7.1自由能232
5.7.2自由焓234
5.7.3热力学系统的态函数及其间的一些关系236
5.7.4化学势243
5.8热力学第三定律246
5.8.1规定熵的标准参考点的必要性246
5.8.2选取熵的标准参考点的可能性246
5.8.3标准参考点的选取及普朗克绝对熵247
5.8.4热力学第三定律247
习题248
第六章液体的性质253
6.1液体的彻体性质253
6.1.1液体及其分类253
6.1.2液体的微观结构及关于液体的研究方法254
6.1.3液体的热容量258
6.1.4液体的可压缩性和热膨胀260
6.1.5液体的输运性质262
6.2液体表面的性质264
6.2.1表面与表面张力264
6.2.2表面张力系数267
6.2.3表面能与表面内能270
6.2.4弯曲液面内外的压强差274
6.3润湿现象与毛细现象280
6.3.1润湿、不润湿及接触角280
6.3.2毛细现象287
习题292
第七章单元系的相变与复相平衡298
7.1相、相变及相平衡的概念298
7.1.1相的概念与相稳定条件298
7.1.2相变及其分类303
7.1.3相平衡及相图306
7.2单元系的复相平衡307
7.2.1单元系复相平衡的条件307
7.2.2单元系复相平衡的性质309
7.3一级相变及其基本特征314
7.3.1常见一级相变概述314
7.3.2饱和蒸气压与饱和蒸气压方程317
7.3.3相平衡曲线319
7.3.4相平衡时两相的物质的量之间的关系322
7.3.5热力学函数的特征323
7.3.6相变方式325
7.4连续相变的基本特征及热力学描述332
7.4.1有序—无序相变概述332
7.4.2超导相变及其热力学描述333
7.4.3超流相变的基本特征339
7.5相变的唯象理论描述341
7.5.1热力学势的特点与描述方案概述342
7.5.2二级相变的朗道理论描述343
7.5.3二级和一级相变的朗道理论统一描述347
习题351
附录A常见高斯积分表355
附录B二级和一级相变的朗道理论统一描述的一个实例简介356
主要参考书目360
部分习题参考答案362
· · · · · · (收起)