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绪言 1

0.1　热学研究的对象 1

0.2　热学研究的方法 1

0.2.1　宏观方法 2

0.2.2　微观方法 2

0.3　热学研究的特点 2

第1章　平衡态和状态方程 4

1.1　平衡态　状态参量 4

1.2　温度和温标 7

1.2.1　温度 7

1.2.2　热力学第零定律和温标 7

1.2.3　国际实用温标（IPTS）和90国际温标 11

1.3　状态方程 13

1.3.1　单元均匀系的状态方程 13

1.3.2　纯物质的p-V图 14

1.3.3　纯物质的p-V-T图 17

1.3.4　理想气体状态方程 19

1.3.5　气体常数R 21

1.3.6　状态方程的普遍形式 23

1.4　膨胀系数和压缩系数 24

思考题 26

习题 27

第2章　气体分子动理论的基本概念 32

2.1　物质分子动理论的基本图像 32

2.1.1　物质结构的分子、原子学说 32

2.1.2　分子处于不停顿的无规则热运动之中 33

2.1.3　分子之间存在着相互作用力——分子力 35

2.1.4　讨论 38

2.2　理想气体的压强公式 39

2.2.1　理想气体的微观模型 39

2.2.2　平衡态和细致平衡原理 40

2.2.3　理想气体的压强公式 41

2.3　温度的统计解释 43

2.3.1　理想气体微观模型中的温度概念 43

2.4　道尔顿分压定律和混合气体的状态方程 46

2.5　范德瓦耳斯状态方程 47

思考题 51

习题 52

第3章　气体分子热运动速度及其能量的统计分布律 56

3.1　概率的基础知识 56

3.1.1　概率和统计规律性 56

3.1.2　概率分布及其相关矩 58

3.1.3　连续的随机变量和概率分布函数 59

3.2　麦克斯韦速度分布律和速率分布律 61

3.2.1　速度空间和气体分子的速度分布 61

3.2.2　麦克斯韦的速度分布律和速率分布律 62

3.2.3　麦克斯韦速率分布函数及其基本性质 65

3.2.4　实验验证麦克斯韦速率分布函数 66

3.2.5　统计规律性和涨落 68

3.3　麦克斯韦速率和速度分布律应用举例 69

3.3.1　麦克斯韦速率分布律的应用举例 69

3.3.2　麦克斯韦速度分布律的应用举例 72

3.4　重力场中微粒按高度的分布　玻尔兹曼分布律 75

3.4.1　重力场中微粒按高度的分布 75

3.4.2　玻尔兹曼分布律 78

3.5　能量按自由度均分定理　理想气体的内能和定体热容 80

3.5.1　自由度概念 80

3.5.2　能量按自由度均分定理 81

3.5.3　理想气体的内能和定体热容 83

3.5.4　能量均分定理的统计解释 85

3.5.5　经典热容理论的缺陷和量子概念的提出 86

思考题 90

习题 91

第4章　气体内的输运现象 95

4.1　气体分子碰撞和平均自由程 95

4.1.1　有效碰撞截面 95

4.1.2　平均自由程和平均碰撞频率 97

4.1.3　有效碰撞截面的概率解释 100

4.1.4　气体分子按自由程的分布 101

4.2　输运过程的宏观规律 103

4.2.1　黏滞（内摩擦）现象 104

4.2.2　热传导现象 107

4.2.3　扩散现象 108

4.3　气体中输运现象的微观解释 111

4.3.1　热传导现象 112

4.3.2　黏滞现象 114

4.3.3　扩散现象 116

思考题 117

习题 118

第5章　热力学第一定律 121

5.1　准静态过程及其中所做的功 121

5.1.1　准静态过程 121

5.1.2　准静态过程中所做的功 122

5.2　内能函数　热量 124

5.2.1　内能函数的微观解释 124

5.2.2　内能函数的宏观解释 125

5.2.3　热量 126

5.3　热力学第一定律的表述 128

5.4　态函数焓和定压热容 129

5.4.1　态函数焓 129

5.4.2　定压热容和比热 129

5.4.3　理想气体的热容公式 132

5.5　热力学第一定律对理想气体的应用 133

5.5.1　等体、等压和等温过程 134

5.5.2　绝热过程 135

5.5.3　多方过程 136

5.6　焦耳-汤姆孙效应 139

5.7　单相均匀系中的态函数熵 143

5.7.1　单相均匀系中定义熵的两种方法 143

5.7.2　温熵图（T-S图） 145

5.7.3　T-S图上理想气体的多方过程 145

思考题 147

习题 148

第6章　热力学第二定律 154

6.1　可逆过程和不可逆过程 154

6.2　热力学循环及其效率 157

6.2.1　热机循环和制冷机循环 157

6.2.2　卡诺循环及其效率 161

6.3　热力学第二定律的表述 164

6.3.1　热功转换的不可逆性和热力学第二定律的开尔文表述 164

6.3.2　热传递的不可逆性和热力学第二定律的克劳修斯表述 166

6.3.3　开尔文表述和克劳修斯表述的等价性 167

6.4　卡诺定理 168

6.4.1　卡诺定理和提高热机效率的方向和限度 168

6.4.2　热力学温标 171

6.5　热力学第二定律的统计解释 173

6.5.1　不可逆过程的统计解释 173

6.5.2　玻尔兹曼熵公式　熵增加原理 179

6.6　热力学定律和宇宙论 183

思考题 185

习题 186

第7章　固体 191

7.1　晶体 191

7.1.1　晶体的宏观特征 191

7.1.2　晶体的微观结构 192

7.2　非晶态固体 196

7.3　晶体的结合 198

7.3.1　晶体结合的基本类型 198

7.3.2　固体的结合能 199

7.4　固体的弹性和强度 200

7.4.1　固体材料的弹性 200

7.4.2　固体材料的强度 202

7.4.3　晶体中的缺陷 203

思考题 204

习题 205

第8章　液体 206

8.1　液体的彻体性质 206

8.1.1　相对于气体和固体的液体 206

8.1.2　液体的结构及其径向分布函数 208

8.1.3　液晶 212

8.2　液体的表面性质 215

8.2.1　液体的表面张力系数 215

8.2.2　有曲面分界系统中的力学平衡条件 218

8.2.3　两种介质交界面上的力学平衡条件 220

8.2.4　毛细现象 223

思考题 224

习题 224

第9章　单元系的复相平衡和相变 227

9.1　相变热力学基础 227

9.1.1　开放系统的热力学微分方程和化学势 227

9.1.2　相平衡条件 228

9.2　单元系的复相平衡 229

9.2.1　相平衡曲线和三相点 229

9.2.2　克拉贝龙方程及其应用 230

9.3　范德瓦耳斯状态方程和汽液相变 232

9.3.1　范德瓦耳斯状态方程的等温线 232

9.3.2　液体的蒸发及其微观解释 236

9.4　曲面液体上的饱和蒸气压 237

9.5　液体的沸腾 240

9.6　二级相变和厄伦菲斯特方程 241

9.6.1　二级相变的基本特征 241

9.6.2　厄伦菲斯特方程 243

思考题 244

习题 245

参考文献 246