热学、热力学与统计物理（上册 第二版）/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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内容简介

　　　　《热学、热力学与统计物理（上册 第二版）/“十二五”普通高等教育本科国宝规划教材》分上、下册，包括普通物理的“热学”部分和四大力学的“热力学与统计物理”的主要内容，在内容取舍上，避免重复，以满足教学学时缩短的需要。　　《热学、热力学与统计物理（上册 第二版）/“十二五”普通高等教育本科国宝规划教材》为上册部分，内容包括温度、热力学三定律及热力学函数的应用，相变及非平衡热力学，同时把气体运动论作为统计物理的初步介绍．本书适合物理学相关专业学生以及其他需要物理知识较多的非物理专业的学生使用。

目录

第1章 热力学平衡态温度 1.1 热现象的统计和热力学研究方法 1.2 热力学平衡态状态变量 1.3 热力学第零定律温度 1.4 物态方程 1.5 温标1.5.1 热力学温标和摄氏温标1.5.2 国际温标 1.6 实用温度计1.6.1 气体温度计1.6.2 蒸气压温度计1.6.3 电阻温度计1.6.4 电容温度计1.6.5 热电偶温度计1.6.6 光学高温计第2章 热力学第一定律内能 2.1 系统状态随时间的变化过程 2.2 热力学第一定律内能 2.3 准静态过程功 2.4 热容量焓 2.5 热量传递的三种方式 2.6 理想气体的内能做功和吸热 2.7 卡诺(Carnot)循环 2.8 热机和制冷机2.8.1 斯特林(Stirling)循环2.8.2 埃里克松(Ericsson)循环和磁制冷机2.8.3 热声发动机和热声制冷机第3章 热力学第二定律 熵 3.1 不可逆过程 3.2 热力学第二定律 3.3 卡诺定理 3.4 热力学温标 3.5 态函数——熵 3.6 熵流和熵产生 3.7 特殊情况下的熵产生计算第4章 热力学函数和应用 热力学第三定律 4.1 引言 4.2 勒让德(Legenalre)变换 4.3 麦克斯韦关系 4.4 特性函数 4.5 热力学第三定律 4.6 流体的节流制冷 4.7 流体的绝热膨胀或压缩4.7.1 气体的绝热膨胀制冷4.7.2 液体4He和液体3He减压降温4.7.3 液体3He绝热固化4.7.4 3He-4He稀释制冷机 4.8 顺磁体的绝热去磁4.8.1 顺磁盐绝热去磁4.8.2 核去磁 4.9 负温度的获得 4.10 比热容Cy和Cz 4.11 表面能 4.12 黑体辐射和辐射传热 4.13 渗透压第5章 相变(Ⅰ) 5.1 物质的三态——气体、液体和固体 5.2 固体的性质 5.3 液体的性质 5.4 液晶 液晶显示5.4.1 液晶的结构和液晶相的分类5.4.2 液晶显示 5.5 物质的气、液、固相变 5.6 平衡判据 5.7 相平衡条件化学势 5.8 克拉珀龙(Clapeyron)方程第6章 相变(Ⅱ) 6.1 相图和相变分类 6.2 相变现象 6.3 过冷过热现象 6.4 朗道(Landau)二级相变理论 6.5 临界现象——临界指数和标度律第7章 多元系复相平衡和化学平衡 7.1 粒子数可变体系 7.2 多元系复相平衡条件 7.3 吉布斯相律 7.4 化学平衡第8章 非平衡热力学(输运现象) 非平衡态相变 8.1 输运现象的经验规律 8.2 基本假设 8.3 熵密度产生率dis/dt和昂萨格关系 8.4 电动效应 8.5 热电效应 8.6 非平衡态相变第9章 气体动理论(Ⅰ) 9.1 压强 9.2 温度 9.3 范德瓦耳斯方程 9.4 麦克斯韦速度分布律 9.5 玻尔兹曼分布 9.6 能量均分定理 9.7 在玻色一爱因斯坦凝聚实验中的应用 9.8 气体热容量第10章 气体动理论(Ⅱ) 10.1 平均自由程 10.2 扩散 10.3 热传导 10.4 黏滞系数 10.5 输运系数之间的关系习题与答案参考书目附录Ⅰ 中英文人名对照附录Ⅱ 基本物理常量附录Ⅲ 积分公式名词索引学时分配与习题安排的参考意见

精彩书摘

　　物体的冷热程度用物理量“温度”来表示，物体的物理性质随温度的变化称热现象。研究热现象有两种方法，即热力学和统计物理的方法。热力学是宏观理论，它以实验上总结出的三个实验定律（热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律）为基础，研究物体的热现象，可得到物体宏观物理量之间的关系，并可讨论物理过程进行的方向。从热力学得到的结果是可靠的和普遍的，对一切物体都适用，它的缺点是不考虑物体的具体结构，因而不能给出某物质的具体性质，同时对涨落现象也不能给出解释。统计物理是微观理论，它从物质的微观结构出发，即物体由分子、原子或离子组成，并从这些粒子的运动和它们之间的相互作用，用统计的方法得到物体的宏观性质（热性质），但对具体物体的微观结构在计算中要作简化假定，得到的结果是近似的，必须与实验作比较。所以两种方法各有其优缺点，两者是相辅相成的。　　任何物体都由大量的分子、原子组成，如稀薄的气体在标准情况下每立方厘米有2。7×10个分子，在液体和固体中，每立方厘米有10个粒子。每个粒子（原子、分子或离子）都处于连续不断的无规则的运动中，此运动称为分子的热运动。热运动与温度有关，温度越高分子的热运动越剧烈，平动动能越大。布朗运动（微小的悬浮粒子在液体中的随机运动）和扩散现象都是此观点的实验基础。如果我们假设物体中的每个粒子都遵守牛顿第二定律，解出每个粒子的运动方程，然后来求出物体的宏观性质，如比热容或热导率，实际上这是不可能的。那么多方程靠现在的计算机无法完成，以后计算机发展了是否可能？但这还不是原则上的困难，根本的困难在于力学规律是可逆的，而热学规律是不可逆的，如何从可逆的规律导出不可逆的规律？由大量微观粒子组成的系统的宏观性质，只能基于力学规律，借助于统计方法来研究。把概率论用于被研究的系统的各种结构模型，基于等概率原理，能用统计方法求出宏观物理量的平均值，如气体的分子热运动速度的平均值或能量的平均值、固体的比热容等，并能对热力学三个定律给出统计解释，对涨落现象也给出合理的解释。气体动理论（kinet，ictheoryofgas）又称气体运动论、分子运动论等，它是统计物理学的一个方面，它根据气体分子处于连续不断的无规热运动状态，分子之间的距离要比分子的直径大得多，分子之间的碰撞和分子与器壁的碰撞为弹性碰撞，导出了理想气体的压强表达式，把这个表达式与理想气体的状态方程比较导出了气体的温度与分子的平均平动动能之间的关系，得到了温度的微观解释，以及温度平衡时分子速度的分布函数等。用它还可导出气体中的非平衡态的性质（输运性质），即扩散现象、热传导和黏滞现象的性质。此理论对以上的物理现象给出了直观的理解。　　在热学中作为研究对象的宏观物体是由大量原子、分子、电子等微观粒子所组成的。宏观物体很复杂，而且还与周围的其他物体发生作用。我们把所研究的物体称为系统或体系（system），而把与系统发生作用的周围的其他物体称为环境或外界（surroundings）。　　如果所研究的系统与外界既不交换能量又不交换物质，我们称此系统为孤立系；如果系统与外界交换能量而不交换物质，称此系统为封闭系；如果系统与外界既交换能量又交换物质，称此系统为开放系。　　如果所研究的系统的各部分完全一样，称它为均匀系或单相系，如气体。如果所研究的系统的各部分不同且有界面时，称它为非均匀系或复相系，如液体和蒸气共存的体系。　　系统的性质是多方面的，包括力学性质、电磁学性质、化学性质等，我们在研究一种性质时，往往认为其他性质固定不变而不予考虑，如研究系统的力学性质时，就不管电磁学性质和化学性质等，这样就形成了物理学的不同分支。不同分支将引进不同的状态参量（或变量）来描述，它们均是对实际系统的抽象。　　状态参量是指确定系统状态的量。在力学体系中，引进坐标、速度、加速度等描述物体的运动，用力和压强描述受力状态；在电磁学体系中，用电场强度、电极化强度和磁感应强度、磁化强度等描述物体的电磁性质；在化学体系中，用化学组成的含量摩尔数作为变量。在这些变量中，还有一个共同的变量是几何变量。但是在考虑这些体系时，都忽略了物体的冷热程度，即温度对体系的影响。在热力学中必须引进温度这个变量。另外我们以前考虑的能量守恒是狭义的，在热力学中必须把传热这种能量转换形式考虑进去，这样我们所研究的体系就是实际体系了。一般说来，热力学所研究的对象是实际存在的任何体系，是极其广泛的。　　……

前言/序言

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在本书的上册中我们讨论了热学理论中的热力学和气体动理论两部分内容，它们都是研究与物质的热运动有关的宏观性质。热力学是宏观理论，它以在热学中观测到的大量的实验事实归纳出的几条基本规律为基础，引进了系统的宏观热力学量，如温度、压强、内能和熵等，它与物质的分子观念无关。与热力学不同，统计物理学和作为它的原型的气体动理论是从物质的原子或分子结构和原子世界的基本动力学原理出发，并与概率论相结合，它的理论体系是建立在哈密顿力学原理和数理统计的基础之上，将我们从微观物理世界引导到宏观物理世界，它要回答诸如在热力学定律背后的微观规律是什么，如何从这些规律去解释热力学定律，以及为什么一个特定的物理系统会显示出这种热力学性质等问题。本书的下册将学习统计物理学的研究方法和如何应用统计物理去处理实际的物理问题。

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