熱學

目錄
第一章熱力學系統(tǒng)的平衡態(tài)及狀態(tài)方程\t1
1.1\t
物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本圖像 1
1.1.1
物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子分子學說\t1

1.1.2
物質(zhì)分子處于不停頓的無規(guī)則運動狀態(tài)\t2
1.1.3
分子之間存在相互作用 3
1.2
熱力學系統(tǒng)及其狀態(tài)參量 5
1.2.1
熱力學系統(tǒng)及其分類 5
1.2.2
熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)參量 6
1.3
平衡態(tài)的概念 7
1.4\t
溫度與溫標 9
1.4.1
溫度的概念\t9

1.4.2
溫度相同的判定原則—— 熱力學第零定律\t9
1.4.3\t
溫度高低的數(shù)值標定—— 溫標 10
1.5
狀態(tài)方程及一些系統(tǒng)的狀態(tài)方程的唯象確定\t14
1.5.1
狀態(tài)方程的基本概念 14
1.5.2
理想氣體的狀態(tài)方程 17
1.5.3\t
實際氣體狀態(tài)方程簡介 23
1.5.4
確定狀態(tài)方程的唯象方法的一般討論\t26
1.6
理想氣體狀態(tài)方程的初級微觀理論 31
1.6.1
理想氣體的微觀模型\t 31
1.6.2 理想氣體的壓強公式 31
1.6.3
溫度的本質(zhì) 34
習題\t 36
第二章熱平衡態(tài)下微觀狀態(tài)的統(tǒng)計分布律\t43
2.1
統(tǒng)計規(guī)律與分布函數(shù)的概念 43
2.1.1\t
事件及其概率 43
2.1.2
統(tǒng)計規(guī)律及其伽爾頓板實驗演示\t44
2.1.3
隨機變量與分布函數(shù)\t 45
2.1.4
一些常見的分布律 49
2.2\t
麥克斯韋分布律 52
2.2.1
速度空間與速度分布律的概念\t52

2.2.2
麥克斯韋速度分布律和速率分布律\t54
2.2.3\t
麥克斯韋分布律的實驗檢驗 57
2.2.4
麥克斯韋分布律的一些應(yīng)用舉例\t61
2.3\t
麥克斯韋– 玻爾茲曼分布律 68
2.3.1
重力場中微粒密度隨高度的等溫分布\t68

2.3.2
玻爾茲曼密度分布律及麥克斯韋– 玻爾茲曼分布律\t69
2.4
能量均分定理與熱容量\t 72
2.4.1
分子的自由度 72
2.4.2\t
能量均分定理 72
2.4.3
理想氣體的內(nèi)能及熱容量\t75
2.4.4\t
固體的內(nèi)能及熱容量 81
2.5
粒子按微觀運動狀態(tài)的分布規(guī)律\t82

2.5.1
微觀粒子運動狀態(tài)的描述及微觀粒子系統(tǒng)的分類\t82
2.5.2\t
三類系統(tǒng)的微觀態(tài)數(shù)目 85
2.5.3
近獨立粒子系統(tǒng)的粒子按能量的最概然分布\t88
2.6\t
氣體分子的碰撞及其概率分布 101
2.6.1
氣體分子的平均自由程與平均碰撞頻率\t101
2.6.2
氣體分子碰撞的概率分布 105
習題\t 108
第三章近平衡態(tài)中的輸運過程\t114

3.1
近平衡態(tài)中的輸運過程及其宏觀規(guī)律\t114
3.1.1
黏滯現(xiàn)象及其宏觀規(guī)律 114
3.1.2
熱傳導現(xiàn)象及其宏觀規(guī)律 116
3.1.3
擴散現(xiàn)象及其宏觀規(guī)律 117
3.2
氣體中輸運現(xiàn)象的微觀解釋\t 120
3.2.1\t
輸運過程中的流 120
3.2.2
黏滯、熱傳導及擴散現(xiàn)象的微觀解釋及相應(yīng)系數(shù)的確定\t121
3.3
稀薄氣體中的輸運現(xiàn)象\t 126
3.4
布朗運動及其引起的擴散 127
3.4.1
布朗運動的理論描述 127
3.4.2\t
布朗粒子的擴散舉例 129
3.5
非平衡過程中的一些常見現(xiàn)象簡介\t131
3.5.1 分岔、分形與自相似結(jié)構(gòu) 131
3.5.2
耗散結(jié)構(gòu)與自組織現(xiàn)象 133
習題\t 136
第四章熱力學第一定律\t139

4.1 熱力學過程和準靜態(tài)過程\t139

4.1.1
熱力學過程及準靜態(tài)過程的概念\t139
4.1.2\t
實現(xiàn)準靜態(tài)過程的可能性及條件 140
4.2
熱力學第一定律\t141

4.2.1 能量守恒定律\t141

4.2.2 功—— 力學作用下轉(zhuǎn)移的能量\t142

4.2.3
熱量—— 熱學相互作用下轉(zhuǎn)移的能量\t144
4.2.4\t內(nèi)能—— 熱力學系統(tǒng)的內(nèi)部能量 145
4.2.5
功、熱量及內(nèi)能間的關(guān)系—— 熱力學第一定律\t145
4.3
熱力學第一定律在物體性質(zhì)描述中的簡單應(yīng)用 147
4.3.1
物體的熱容量\t 147
4.3.2\t
物體的內(nèi)能和焓 148
4.3.3
焦耳定律及其實驗檢驗\t150

4.4
熱力學第一定律對理想氣體的應(yīng)用\t159
4.4.1
理想氣體的等體過程 159
4.4.2
理想氣體的等壓過程 161
4.4.3
理想氣體的等溫過程 162
4.4.4
理想氣體的絕熱過程 163
4.4.5
理想氣體的多方過程 170
4.5\t循環(huán)過程和卡諾循環(huán) 176
4.5.1
循環(huán)過程的概念、性質(zhì)和效率\t176
4.5.2
理想氣體的卡諾循環(huán)及其效率 181
4.5.3
內(nèi)燃機的理想循環(huán)\t 183
4.5.4
制冷設(shè)備與制熱設(shè)備 185
習題\t 187
第五章熱力學第二定律和第三定律\t194
5.1\t
可逆過程與不可逆過程 194
5.1.1
可逆過程與不可逆過程的概念\t194

5.1.2
可逆過程與不可逆過程舉例及區(qū)分\t195
5.2\t
熱力學第二定律的兩種語言表述 196
5.2.1
熱力學第二定律的克勞修斯表述\t196
5.2.2\t
熱力學第二定律的開爾文表述 197
5.2.3
克勞修斯表述與開爾文表述的等價性\t197
5.3
熱力學第二定律的數(shù)學表述 199
5.3.1\t卡諾定理 199
5.3.2
熱力學第二定律的數(shù)學表述\t201
5.3.3
卡諾定理應(yīng)用舉例 203
5.4
熵與熵增加原理 205
5.4.1
熵的概念 205
5.4.2
熵變的計算 207
5.4.3\t
熵增加原理 215
5.5
熵及熱力學第二定律的統(tǒng)計意義\t217
5.5.1
微觀熵—— 玻爾茲曼熵 217
5.5.2\t
微觀熵與宏觀熵的關(guān)系 218
5.5.3
熵及熱力學第二定律的統(tǒng)計意義\t221
5.5.4\t
熵與信息 225
5.6
熱力學第二定律的應(yīng)用舉例\t226
5.6.1
卡諾定理的另一種證明 226
5.6.2\t
熱力學溫標的建立 228
5.7
自由能、自由焓、化學勢及熱力學方程\t232
5.7.1
自由能\t 232
5.7.2\t
自由焓 234
5.7.3
熱力學系統(tǒng)的態(tài)函數(shù)及其間的一些關(guān)系\t236
5.7.4
化學勢\t 243
5.8\t
熱力學第三定律 246
5.8.1
規(guī)定熵的標準參考點的必要性\t246
5.8.2\t
選取熵的標準參考點的可能性 246
5.8.3
標準參考點的選取及普朗克絕對熵\t247
5.8.4
熱力學第三定律\t 247
習題\t 248
第六章液體的性質(zhì)\t253
6.1\t
液體的徹體性質(zhì) 253
6.1.1
液體及其分類\t253

6.1.2
液體的微觀結(jié)構(gòu)及關(guān)于液體的研究方法\t254
6.1.3\t
液體的熱容量 258
6.1.4
液體的可壓縮性和熱膨脹\t260
6.1.5
液體的輸運性質(zhì) 262
6.2\t
液體表面的性質(zhì) 264
6.2.1
表面與表面張力\t264
6.2.2\t
表面張力系數(shù) 267
6.2.3
表面能與表面內(nèi)能\t270

6.2.4
彎曲液面內(nèi)外的壓強差\t274
6.3\t
潤濕現(xiàn)象與毛細現(xiàn)象 280
6.3.1
潤濕、不潤濕及接觸角\t280
6.3.2
毛細現(xiàn)象\t 287
習題\t 292
第七章單元系的相變與復相平衡\t298
7.1\t
相、相變及相平衡的概念 298
7.1.1
相的概念與相穩(wěn)定條件\t298
7.1.2\t
相變及其分類 303
7.1.3
相平衡及相圖\t306
7.2\t
單元系的復相平衡 307
7.2.1
單元系復相平衡的條件\t307
7.2.2
單元系復相平衡的性質(zhì) 309
7.3
一級相變及其基本特征 314
7.3.1\t
常見一級相變概述 314
7.3.2
飽和蒸氣壓與飽和蒸氣壓方程\t317
7.3.3\t
相平衡曲線 319
7.3.4
相平衡時兩相的物質(zhì)的量之間的關(guān)系\t322
7.3.5
熱力學函數(shù)的特征\t 323
7.3.6\t
相變方式 325
7.4
連續(xù)相變的基本特征及熱力學描述\t332
7.4.1\t
有序-無序相變概述 332
7.4.2
超導相變及其熱力學描述\t333
7.4.3 超流相變的基本特征\t 339
7.5\t相變的唯象理論描述 341
7.5.1
熱力學勢的特點與描述方案概述\t342
7.5.2\t
二級相變的朗道理論描述 343
7.5.3
二級和一級相變的朗道理論統(tǒng)一描述\t347
習題\t 351
附錄A 常見高斯積分表\t355

附錄B 二級和一級相變的朗道理論統(tǒng)一描述的一個實例簡介\t356

主要參考書目\t360

部分習題參考答案\t362