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导言 1

第一章 热力学的基本规律 3

1.1 热力学系统的平衡状态及其描述 3

1.2 热平衡定律和温度 6

1.3 物态方程 8

1.4 功 14

1.5 热力学第一定律 18

1.6 热容量和焓 21

1.7 理想气体的内能 22

1.8 理想气体的绝热过程 附录 24

1.9 理想气体的卡诺循环 27

1.10 热力学第二定律 30

1.11 卡诺定理 33

1.12 热力学温标 34

1.13 克劳修斯等式和不等式 36

1.14 熵和热力学基本方程 38

1.15 理想气体的熵 40

1.16 热力学第二定律的数学表述 41

1.17 熵增加原理的简单应用 43

1.18 自由能和吉布斯函数 45

习题 47

第二章 均匀物质的热力学性质 51

2.1 内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 51

2.2 麦氏关系的简单应用 52

2.3 气体的节流过程和绝热膨胀过程 56

2.4 基本热力学函数的确定 59

2.5 特性函数 62

2.6 热辐射的热力学理论 64

2.7 磁介质的热力学 68

2.8 获得低温的方法 71

习题 73

第三章 单元系的相变 76

3.1 热动平衡判据 76

3.2 开系的热力学基本方程 79

3.3 单元系的复相平衡条件 81

3.4 单元复相系的平衡性质 83

3.5 临界点和气液两相的转变 88

3.6 液滴的形成 94

3.7 相变的分类 97

3.8 临界现象和临界指数 100

3.9 朗道连续相变理论 102

习题 106

第四章 多元系的复相平衡和化学平衡 热力学第三定律 109

4.1 多元系的热力学函数和热力学方程 109

4.2 多元系的复相平衡条件 112

4.3 吉布斯相律 113

4.4 二元系相图举例 115

4.5 化学平衡条件 119

4.6 混合理想气体的性质 121

4.7 理想气体的化学平衡 125

4.8 热力学第三定律 128

习题 133

第五章 不可逆过程热力学简介 137

5.1 局域平衡 熵流密度与局域熵产生率 137

5.2 线性与非线性过程 昂萨格关系 141

5.3 温差电现象 143

5.4 最小熵产生定理 148

5.5 化学反应与扩散过程 151

5.6 非平衡系统在非线性区的发展判据 154

5.7 三分子模型与耗散结构的概念 156

习题 162

第六章 近独立粒子的最概然分布 165

6.1 粒子运动状态的经典描述 165

6.2 粒子运动状态的量子描述 168

6.3 系统微观运动状态的描述 173

6.4 等概率原理 177

6.5 分布和微观状态 178

6.6 玻耳兹曼分布 181

6.7 玻色分布和费米分布 185

6.8 三种分布的关系 187

习题 188

第七章 玻耳兹曼统计 190

7.1 热力学量的统计表达式 190

7.2 理想气体的物态方程 195

7.3 麦克斯韦速度分布律 197

7.4 能量均分定理 200

7.5 理想气体的内能和热容量 206

7.6 理想气体的熵 212

7.7 固体热容量的爱因斯坦理论 214

7.8 顺磁性固体 216

7.9 负温度状态 218

习题 220

第八章 玻色统计和费米统计 225

8.1 热力学量的统计表达式 225

8.2 弱简并理想玻色气体和费米气体 228

8.3 玻色-爱因斯坦凝聚 230

8.4 光子气体 235

8.5 金属中的自由电子气体 239

习题 245

第九章 系综理论 250

9.1 相空间 刘维尔定理 250

9.2 微正则系综 253

9.3 微正则系综理论的热力学公式 附录 256

9.4 正则系综 261

9.5 正则系综理论的热力学公式 263

9.6 实际气体的物态方程 265

9.7 固体的热容量 270

9.8 液4He的性质和朗道超流理论 附录 276

9.9 伊辛模型的平均场理论 附录 284

9.10 巨正则系综 290

9.11 巨正则系综理论的热力学公式 291

9.12 巨正则系综理论的简单应用 附录 294

习题 299

第十章 涨落理论 302

10.1 涨落的准热力学理论 302

10.2 临界点邻域序参量的涨落 305

10.3 序参量涨落的空间关联 311

10.4 临界指数的标度关系 普适性 313

10.5 布朗运动理论 316

10.6 布朗颗粒动量的扩散和时间关联 320

10.7 布朗运动简例 324

习题 328

第十一章 非平衡态统计理论初步 331

11.1 玻耳兹曼方程的弛豫时间近似 331

11.2 气体的黏滞现象 334

11.3 金属的电导率 338

11.4 玻耳兹曼积分微分方程 340

11.5 H定理 345

11.6 细致平衡原理与平衡态的分布函数 348

习题 350

附录 354

A 热力学常用的数学结果 354

B 概率基础知识 357

C 统计物理学常用的积分公式 364

索引 367

参考书目 377

物理常量表 378