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第一章 热现象与热运动 1

1.1热现象及其宏观理论 1

二、热现象的宏观规律性 1

一、热现象 2

三、热现象的宏观理论 3

1.2宏观物体的微观图象与热运动 4

一、宏观物体是由大量分子组成的 4

二、宏观物体内分子之间的间隙 6

三、分子的热运动及其实验事实 6

四、分子间的相互作用力 8

1.3分子热运动中的一些典型数据 13

一、热运动的混乱无序性 13

二、气体分子平均速率与平均动能的估算 14

三、碰撞频率与平均自由程 16

1.4统计规律性与热现象的微观理论 19

一、热运动的统计规律性 19

二、热现象的微观理论 22

习题 24

第二章 热力学第零定律与温度 25

2.1热力学系统和状态 25

一、热力学系统 25

二、平衡态 26

三、状态参量 28

四、态函数 29

2.2热力学第零定律 31

一、热力学第零定律 31

二、温度 33

2.3温标 35

一、经验温标 35

二、理想气体温标 37

三、热力学温标 39

四、国际温标 39

一、电阻温度计 40

2.4常用温度计 40

二、温差电偶 42

三、光学高温计 44

2.5状态方程 45

一、理想气体 45

二、混合理想气体 50

三、实际气体 51

四、简单固体和液体 54

五、拉紧的金属丝 57

六、液体表面膜 60

七、可逆电池 61

八、电介质 62

九、顺磁质 63

习题 66

二、准静态过程 68

一、弛豫时间 68

3.1热力学过程 68

第三章 热力学第一定律与内能 68

3.2功 69

一、体积功 69

二、功不是态函数 71

三、等温压缩固体作的功 73

四、等温拉伸弹性棒作的功 75

五、表面张力的功 76

六、可逆电池的功 77

3.3热 77

一、热的本质 77

二、热与功的比较 79

三、热容 81

四、比热容的测量 83

3.4热力学第一定律 86

一、内能 86

二、热力学第一定律的数学表述 88

三、热力学第一定律的微分形式 91

3.5第一定律应用于pV系统 92

一、定容热容与内能 92

二、定压热容与焓 93

3.6第一定律应用于化学 95

一、反应热 95

二、热化学方程式 96

三、热化学定律 97

四、生成焓 98

五、反应热与温度的关系 100

3.7第一定律应用于理想气体 102

一、理想气体的内能和焓 102

二、理想气体的热容 106

三、准静态绝热过程 110

四、γ的测量 113

五、气体中的声速 115

3.8第一定律应用于开放系统 117

一、热力学第一定律的普遍形式 117

二、稳定流动能量方程 120

三、稳定流动能量方程应用举例 121

3.9第一定律应用于循环过程 125

一、循环过程的热力学特性 125

二、卡诺循环 128

三、制冷循环 131

习题 134

第四章 热力学第二定律与熵 144

4.1热力学第二定律的经典表述 144

一、热现象自发过程的不可逆性 144

二、热力学第二定律的经典表述 150

4.2卡诺定理及其应用 154

一、卡诺定理 155

二、可用能 161

三、卡诺定理的应用 163

一、热力学温标 167

4.3热力学温标 167

二、理想气体温标与热力学温标 170

4.4克劳修斯等式与不等式 170

4.5熵 176

一、熵的定义 176

二、熵与熵差的计算和举例 179

三、热力学基本方程 186

四、T—S图 189

4.6熵增加原理 191

一、熵增加原理 191

二、熵增加原理的例证 194

习题 199

5.1热传导 204

一、傅里叶定律 204

第五章 传热 204

二、固体热传导的计算 206

5.2热对流 209

一、对流传热原理 209

二、量纲分析法 210

5.3热辐射 213

一、热辐射的基本定律 213

二、辐射传热的计算 215

习题 220

第六章 低温的获得和热力学第三定律 222

6.1焦耳－汤姆孙效应 222

一、多孔塞实验 222

二、焦耳－汤姆孙效应的解释 226

三、反转温度 227

6.2气体的液化 229

一、液化气体的最小功 230

二、林德循环 232

三、克劳德循环 234

6.31K以下温度的获得 235

一、液氦减压 235

二、稀释制冷机 235

三、绝热去磁 236

6.4热力学第三定律 238

一、第三定律的表述 238

二、两种表述的等效性 240

习题 243

第七章 概率与统计基础知识 245

7.1随机事件与概率概念 245

一、随机现象与随机事件 245

二、随机事件的几率 247

三、简单几率的计算 249

四、事件和与事件积的几率 253

一、随机变量与概率分布函数 255

7.2几率分布与统计平均 255

二、连续随机变量与概率密度函数 259

三、统计平均值 261

四、统计系综 263

7.3统计涨落现象 264

一、统计涨落与散差 264

二、近独立粒子系统及其相对涨落 265

三、理想气体系统的分子数密度 268

四、涨落现象实例 271

7.4微观态与统计基本假设 273

一、系统的宏观态与微观态 273

二、顺磁性固体系统的宏观态与微观态 276

三、宏观量与微观量 279

四、等几率假设 280

7.5熵与热力学第二定律的统计解释 281

一、热力学几率 281

二、熵的玻耳兹曼公式 284

三、熵与无序 288

7.6热平衡的统计解释与负温度 292

一、热平衡的统计解释 292

二、负温度 294

习题 298

第八章 气体分子动理论与玻－麦分布律 301

8.1气体分子动理论与理想气体压强公式 301

一、气体分子动理论 301

二、理想气体压强公式 302

三、温度的统计解释 304

四、光压 306

8.2玻耳兹曼分布律及其应用 307

一、玻耳兹曼分布律 307

二、玻耳兹曼分布律的应用 313

8.3麦克斯韦速度分布律及其应用 315

一、麦克斯韦速度分布律 315

二、分子速率分布律与三种分子速率 318

三、泻流与分子束 321

四、麦克斯韦速率分布律的实验验证 325

8.4能量均分定理及其应用 328

一、能量均分定理 328

二、理想气体的内能与热容 331

习题 337

第九章 输运过程的分子动理论基础 341

9.1非平衡态与非平衡态过程 341

一、平衡态与非平衡态 341

二、无序向有序的转变 344

9.2气体的热传导过程与能量输运 347

一、热传导的实验规律 347

二、气体系统热传导的微观解释 349

三、微观理论所得结果的讨论 351

9.3气体的粘滞性与动量输运 352

一、粘滞性的实验规律 353

二、气体粘滞性的微观解释 354

三、理论结果的讨论 355

9.4气体扩散现象与物质输运 357

一、扩散现象的实验规律 358

二、气体自扩散现象的微观解释 359

三、理论结果的讨论 360

四、稀薄气体的输运过程 362

习题 363

第十章 固体 366

一、晶面角守恒 367

10.1晶体与非晶体 367

二、各向异性 368

三、晶体有确定的熔点 369

10.2固体的微观结构与晶体的结合力 371

一、晶体的微观结构 371

二、长程有序与短程有序 375

三、晶体粒子间的力与结合能 377

一、晶体中粒子的热振动 380

10.3晶体的热振动及其热学性质 380

二、固体的热容 382

三、固体的热膨胀与热传导 387

四、热缺陷与扩散现象 397

习题 400

第十一章 液体 402

11.1液体的微观结构及液晶 402

一、液体的微观结构 402

二、液体分子的热运动 403

三、液晶 405

11.2液体的各种热学性质 407

一、热容 407

二、热膨胀 408

三、热传导 410

四、扩散 410

一、表面张力与表面能 411

11.3液体的表面现象 411

二、液体表面层中分子所受的力 417

三、弯曲液面下的附加压强 418

四、液－固接触处发生的各种现象 423

习题 429

第十二章 相变 430

12.1单元复相系的平衡 430

一、相与相变 430

二、相平衡条件 431

三、相图 433

四、克拉珀龙方程 436

12.2物质三态变化 438

一、固液相变 438

二、固气相变 441

三、气液相变 443

四、蒸气压方程 447

五、相变的分类 449

12.3临界点 451

一、安德鲁斯实验 451

二、临界态 453

三、范德瓦耳斯等温线 455

四、临界参量 457

12.4*液氦和超流 459

一、λ相变 459

二、氦的相图 461

三、超流动性 462

四、喷泉效应 464

12.5*超导电性 464

一、零电阻现象 464

二、迈斯纳效应 468

三、高温超导体 470

习题 471

附录Ⅰ常用常数表 475