伯克利物理学教程(SI版) 第5卷 统计物理学(精装翻译版) [Berkeley Physics Course-Statistical Physics] epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

　　《伯克利物理学教程》中译本自上世纪七十年代印行以来已过去三十多年。然而，即便如此，时至今日国内高校从事物理教学的教师和选修基础物理课程的学生乃至研究生仍然感觉，由于本教程独具匠心的内容编排体系，作为一家之言，无论是对基础物理的教、学还是应用，以及对从事相关的研究工作而言，《伯克利物理学教程》依旧不失为一部极有阅读、参考价值的优秀教程。令人遗憾的是，由于诸多历史原因，曾经风靡一时的《伯克利物理学教程》如今在市面上已难觅其踪影，加之原版本以英制单位为主，使其进一步的普及受到一定制约。而近几年，国外陆续推出了该套教程的新版本——SI版（国际单位制版）。在此背景下，机械工业出版社决定重新正式引进本套教程，继2014年推出本教程的英文影印版后，再次委托复旦大学、北京大学和南开大学的教授承担翻译修订工作，推出了精装中译本（电磁学卷将于2017年出版），以飨读者！希望这部原汁原味的经典著作能满足物理教师的教学与研究之用！

内容简介

　　本书为“十三五”国家重点出版物出版规划项目。全书研究由大量分子或原子组成的宏观体系的热运动规律。作者试图从原子论的基本概念出发，建立新的统计物理学系统。全书共8章：宏观:体系的特性；基本的概率概念；多粒子体系的统计描述；热相互作用；微观理论与宏观测量；经典近似中的正则分布；一般热力学相互作用；以及输运过程分子运动论基础。各章的大量习题不仅可以加深对概念的理解，而且对统计物理学在其他领域的应用也颇有启发。

作者简介

F.Reif，1927年出生于澳大利亚，1953年毕业于哈佛大学，获物理学博士学位。1960-1989年在加州大学伯克利分校物理系任教。除本书外，其另一本代表作Fundamentals of Statistical and Thermal Physics也深受广大读者欢迎，至今仍广为流传。

精彩书评

　　该教程编写的意图，是尽可能地反映近百年来物理学的巨大进展，按照当前物理学工作者在各个前沿领域所使用的方式来介绍物理学。该教程引入狭义相对论、量子物理学和统计物理学的概念，从较新的统一的观点来阐明物理学的基本原理，以适应现代科学技术发展对物理教学提出的要求。当年《伯克利物理学教程》的作者们以巨大的勇气和扎实深厚的学识做出了杰出的工作，直到今天，回顾《伯克利物理学教程》，我们仍然可以从中得到许多非常有益的启示。

　　——赵凯华 陆果

　　时至今日，无论是对基础物理的教、学还是应用，以及对从事相关的研究工作而言，“伯克利物理学教程” 依旧不失为一套极有阅读和参考价值的优秀教程。

　　——复旦大学 蒋平

　　我很高兴为这套“伯克利物理学教程” 作序，这是一项旨在反映过去百年来物理学巨大变革的本科阶段课程改革的大项目。这套教程得益于许多在前沿研究领域工作的物理学家的努力， 也有幸得到了国家科学基金会的资助。这套教程已经在加州大学伯克利分校的低年级物理课上成功试用了好几个学期， 它象征着教育方面的显著进展， 我希望今后能被极广泛地采用。（该系列教材首次出版时的背景）

　　——克拉克·克尔（加州大学伯克利分校前校长）

目录

中译本再版前言

“伯克利物理学教程” 序

“伯克利物理学教程” 原序（一）

“伯克利物理学教程” 原序（二）

出版说明

前言

教学说明

致谢

第1 章　宏观体系的特性……………………………………………………………… 2

1.0.2 1　平衡中的涨落…………………………………………………………………… 4

1.0.2 2　不可逆性和趋近平衡…………………………………………………………… 12

1.0.2 3　其他例证………………………………………………………………………… 23

1.0.2 4　平衡情况的性质………………………………………………………………… 25

1.0.2 5　热与温度………………………………………………………………………… 29

1.0.2 6　典型的数值……………………………………………………………………… 33

1.0.2 7　宏观物理的重要问题…………………………………………………………… 39

定义摘要……………………………………………………………………………… 42

建议的补充读物……………………………………………………………………… 43

习题………………………………………………………………………………… 43

第2 章　基本的概率概念…………………………………………………………… 49

2.0.2 1　统计系综………………………………………………………………………… 49

2.0.2 2　概率之间的基本关系…………………………………………………………… 55

2.0.2 3　二项式分布……………………………………………………………………… 57

2.0.2 4　平均值………………………………………………………………………… 65

2.0.2 5　自旋体系平均值的计算………………………………………………………… 70

2.0.2 6　连续的概率分布………………………………………………………………… 75

定义摘要……………………………………………………………………………… 79

重要关系式…………………………………………………………………………… 79

建议的补充读物……………………………………………………………………… 80

习题………………………………………………………………………………… 80

第3 章　多粒子体系的统计描述…………………………………………………… 88

3.0.2 1　指定体系状态…………………………………………………………………… 89

3.0.2 2　统计系综………………………………………………………………………… 95

3.0.2 3　统计假设………………………………………………………………………… 97

3.0.2 4　概率计算……………………………………………………………………… 102

3.0.2 5　宏观体系的可到达状态数……………………………………………………… 103

3.0.2 6　约束、平衡和不可逆性………………………………………………………… 108

3.0.2 7　体系间的相互作用……………………………………………………………… 113

定义摘要…………………………………………………………………………… 118

重要关系式………………………………………………………………………… 119

建议的补充读物……………………………………………………………………… 119

习题………………………………………………………………………………… 120

第4 章　热相互作用………………………………………………………………… 125

4.0.2 1　宏观体系间的能量分布………………………………………………………… 125

4.0.2 2　趋向热平衡…………………………………………………………………… 130

4.0.2 3　温度…………………………………………………………………………… 131

4.0.2 4　微小的热转移………………………………………………………………… 136

4.0.2 5　与热库接触的体系……………………………………………………………… 137

4.0.2 6　顺磁性………………………………………………………………………… 142

4.0.2 7　理想气体的平均能量…………………………………………………………… 145

4.0.2 8　理想气体的平均压强…………………………………………………………… 149

定义摘要…………………………………………………………………………… 152

重要关系式………………………………………………………………………… 153

建议的补充读物……………………………………………………………………… 153

习题………………………………………………………………………………… 154

第5 章　微观理论与宏观测量……………………………………………………… 166

5.0.2 1　绝对温度的确定………………………………………………………………… 166

5.0.2 2　高和低的绝对温度……………………………………………………………… 169

5.0.2 3　功、内能和热………………………………………………………………… 172

5.0.2 4　热容量………………………………………………………………………… 178

5.0.2 5　熵……………………………………………………………………………… 181

5.0.2 6　强度量和广延量………………………………………………………………… 182

定义摘要…………………………………………………………………………… 183

重要关系式………………………………………………………………………… 184

建议的补充读物……………………………………………………………………… 184

习题………………………………………………………………………………… 185

第6 章　经典近似中的正则分布…………………………………………………… 193

6.0.2 1　经典近似……………………………………………………………………… 193

6.0.2 2　麦克斯韦速度分布……………………………………………………………… 199

6.0.2 3　麦克斯韦分布的讨论…………………………………………………………… 201

6.0.2 4　泻流和分子束………………………………………………………………… 207

6.0.2 5　均分定理……………………………………………………………………… 211

6.0.2 6　均分定理的应用………………………………………………………………… 212

6.0.2 7　固体的比热容………………………………………………………………… 214

定义摘要…………………………………………………………………………… 219

重要关系式………………………………………………………………………… 219

建议的补充读物……………………………………………………………………… 219

习题………………………………………………………………………………… 220

第7 章　一般热力学相互作用……………………………………………………… 228

7.0.2 1　状态数与外参量的关系………………………………………………………… 228

7.0.2 2　适用于平衡时的一般关系……………………………………………………… 232

7.0.2 3　应用于理想气体………………………………………………………………… 235

7.0.2 4　统计热力学的基本表述………………………………………………………… 239

7.0.2 5　平衡条件……………………………………………………………………… 242

7.0.2 6　相平衡………………………………………………………………………… 247

7.0.2 7　无序向有序的转变……………………………………………………………… 252

定义摘要…………………………………………………………………………… 258

重要关系式………………………………………………………………………… 258

建议的补充读物……………………………………………………………………… 259

习题………………………………………………………………………………… 259

第8 章　输运过程分子运动论基础………………………………………………… 267

8.0.2 1　平均自由程…………………………………………………………………… 267

8.0.2 2　黏性与动量输运………………………………………………………………… 270

8.0.2 3　热导率与能量输运……………………………………………………………… 276

8.0.2 4　自扩散与分子输运……………………………………………………………… 279

8.0.2 5　电导率与电荷的输运…………………………………………………………… 283

定义摘要…………………………………………………………………………… 285

重要关系式………………………………………………………………………… 285

建议的补充读物……………………………………………………………………… 285

习题………………………………………………………………………………… 286

附录…………………………………………………………………………………… 292

补充题………………………………………………………………………………… 309

数学符号……………………………………………………………………………… 313

希腊字母……………………………………………………………………………… 314

常数表………………………………………………………………………………… 315

习题答案……………………………………………………………………………… 316

索引…………………………………………………………………………………… 323

精彩书摘

　　教学说明

　　本书的结构

　　本书分为三个主要部分，我将依次叙述。

　　A 预备性概念（第1、2章）

　　第1章：本章对本书所要探讨的最基本的物理概念作定性介绍，使学生懂得宏观体系的特点，并把学生的思考引向一条富有成效的路线。

　　第2章：本章在性质上更像数学，试图使学生熟悉概率论的基本概念（假定学生预先并没有几率的观念）。全章始终强调了系综的概念，所举的例子全都是物理上很有意义的情况。尽管本章是针对后面各章的应用而写的，但所讨论的几率概念当然期望在更广泛的范围内都可以应用。

　　这两章不必花太多时间。实际上，有些学生很可能已有足够的基础，已经熟悉了这两章的部分内容。虽然如此，我明确地建议这样的学生也不要跳过这两章，而是把这两章当作有益的复习。

　　B 基本理论（第3、4、5章）

　　这部分是本书的核心。实际上，本书主题逻辑上的及定量的发展是从第3章开始的（就这个意义上说，前两章可以略去，但从教学效果来看，那是不明智的）。

　　第3章：本章讨论如何用统计术语描述由许多粒子所组成的体系。本章还引进了统计理论的基本假设。学完这一章后，学生应当已经认识到：宏观体系的定量理解，本质上说，取决于对体系可到达的状态数的研究，但他还不可能看到这一认识具有多么有用的价值。

　　第4章：本章构成了实质上的核心内容。这章很自然地从研究两个体系如何通过热传递发生相互作用入手。但是，这一研究很快就导出了熵、绝对温度、正则分布（即玻耳兹曼因子）等一些基本概念。到本章结束，学生就能处理一些很实际的问题了。事实上，他已懂得了如何由基本原理计算物质的顺磁性质和理想气体的压强。

　　第5章：本章把理论的概念完全引到实际中来。因而本章讨论如何把原子论与宏观测量联系起来，如何从实验上确定一些物理量，例如绝对温度、熵等。

　　授课时间十分紧迫的教师教完这五章就可结束，而不必感到惋惜。到此为止，学生应当已十分清楚地懂得了绝对温度、熵和玻耳兹曼因子，即统计力学和热力学的最基本的概念。（的确，至此尚未讲到的唯一热力学结果只是准静态绝热过程中熵保持不变。）我认为这样本课程的基本目的已经达到了。

　　C 理论的详尽阐述（第6、7、8章）

　　这一部分由彼此独立的三章组成，在某种意义上，每一章都可以独立存在，而不必以另外两章为前提。并且在读另一章之前只选用任一章的开头几节也是完全可行的。因此，任何教师都可利用这一灵活性以适应他自己的爱好或学生的兴趣。其中第7章又是整个理论中最重要、最基本的一章，因为它完成了热力学原理的讨论。它也可能是对化学或生物学的学生最有用的一章。

　　第6章：这一章把近似经典概念引入统计描述中，从而讨论正则分布的某些特别重要的应用。气体分子的麦克斯韦速度分布及能量均分定理是本章的主要论题。作为例证的应用包括分子束、同位素分离及固体热容等。

　　第7章：本章一开头就证明在准静态绝热过程中熵保持不变。这就完成了热力学定律的讨论，然后对这些定律又以最普遍的形式加以总结。这一章还讨论了几个重要的应用：普遍平衡条件，包括吉布斯自由能的性质；相平衡；以及对热机和生物有机体的意义。

　　第8章：最后一章打算阐述体系的非平衡性质。本章以最简单的平均自由程论证处理稀薄气体的输运过程，也阐述了黏滞性、热传导、自扩散及电导等。

　　本书基本结构的阐述就到此为止。在伯克利进行教学的过程中，大约用了基础物理学教学时间中最后四分之一中的八周时间，完成了本书主要内容的教学任务。

　　上面的概述清楚地表明，尽管本书的叙述方式是新颖的，但仍有自己严密的逻辑结构。

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前言/序言

　　前言

　　本书是《伯克利物理学教程》的最后一卷，专门研究由许多原子或分子组成的大型（即宏观）体系，因而它为统计力学、分子运动论、热力学及热学等学科提供了入门课程。我所遵循的方法，既不是按照这些学科进展的历史顺序，也不是沿袭传统的方式。我的目标是宁可采用现代的观点，用尽可能系统和简洁的方法阐明：原子论的基本概念如何导致明晰的理论框架，能够描述和预言宏观体系的性质。

　　在写作这本书的过程中，我心目中的读者是：他对这门学科没有任何先入之见，在第一次遇到这门学科时只是从他学过基础物理和原子性质的有利地位出发。因此，我选择的叙述次序就是要对这样的读者有启发作用，他打算自己去发现如何获得宏观体系的知识。在力求使叙述明晰和统一的过程中，我系统地阐述一个基本原理作为整个讨论的基础，这个原理指出，一个孤立体系有向最无规则状况接近的趋向。尽管我限于集中阐述一些简单的体系，但处理这些体系的方法是能广泛应用并易于推广的。尤其是，我在全书都试图强调物理洞察力，也就是迅速而直接地了解有重要意义的那些关系的能力。因此我力求做到：详细地讨论物理概念，而不迷失于数学公式中；用简单的例证说明普遍的抽象概念；对一些重要的量作出数值估计；把理论与由观察和实验得出的真实世界联系起来。

　　我不得不极其细心地选择本卷中应包括的题材。我的意图是要强调那些最基本的概念，它们不但对于物理学工作者有用，也对化学、生物学或工科的读者有用。“教学说明”概括说明了本书的结构和内容，并为教师和学生提供了若干指南。本书采用非传统的讲述次序，目的在于强调宏观尺度的描述和原子尺度的描述之间的关系，然而却并不一定要牺牲那些传统的方法中所固有的优点。具体地讲，值得提出下列几个特点：

　　（1）读者学完第7章后（即便他略去了第6章），对于经典热力学的基本原理与重要应用的理解程度，就应像他按传统方式所学习到的一样好。当然，关于熵的意义他将有更深入的理解，还会对

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经典物理教材，值得收藏。

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经典

京东图书，品质最优，速度快，质量好。

这本书和中国的教材结构上区别较大，，可以作为有益的补充。很不错！！

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