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第一章 热学基础知识与温度 1

1．1 热学基础知识 1

一、热现象及其宏观理论 1

二、热运动与热现象的微观理论 3

(1) 宏观物体是由大量分子组成的 3

(2) 分子的热运动及其实验事实 5

(3) 分子间的相互作用力 8

(4) 热运动的混乱无序性 11

(5) 统计规律性与热现象微观理论 17

1．2 热力学系统、状态与过程 20

一、热力学系统 20

二、系统状态与状态参量 21

三、准静态过程 24

1．3 热力学第零定律与温度 26

一、热力学第零定律 26

二、温度 28

三、温标 30

(1) 经验温标 30

(2) 理想气体温标 31

(3) 热力学温标 33

(4) 国际温标 33

1．4 状态方程 34

一、理想气体的状态方程 34

二、混合理想气体的状态方程 38

三、实际气体的状态方程 39

四、简单固体与液体的状态方程 43

习题 46

第二章 热力学第一定律及其应用 48

2．1 功与热量 48

一、功 48

二、热量 53

2．2 内能与热力学第一定律 59

一、内能 59

二、热力学第一定律 61

2．3 热力学第一定律的应用 63

一、热容量与焓 63

二、理想气体的内能与焓 66

三、理想气体准静态绝热过程与γ的测量 72

四、多孔塞实验与焦耳-汤姆孙效应 76

五、循环过程与热机效率 84

习题 94

第三章 热力学第二定律与熵 101

3．1 热力学第二定律的经典表述 101

一、自然界实际热力学过程的不可逆性 101

二、热力学第二定律的经典表述 105

3．2 卡诺定理与热力学温标 108

一、卡诺定理 108

二、一般p-V系统内能U与体积V的关系 113

三、热力学温标 116

3．3 克劳修斯的等式与不等式 120

3．4 熵与熵增加原理 126

一、熵的定义 126

二、熵与熵差的计算 129

三、热力学基本方程与T-S图 136

四、熵增加原理与熵的统计解释 139

(1) 熵增加原理 139

(2) 熵的统计解释 145

习题 148

第四章 麦克斯韦-玻尔兹曼分布律 154

4．1 理想气体压强公式与温度的统计解释 154

一、气体分子动理论与理想气体压强公式 154

二、温度的统计解释 157

4．2 麦克斯韦分布律及其应用 159

一、统计规律性与概率分布 159

二、麦克斯韦速度分布律 168

三、麦克斯韦速率分布律 174

四、麦克斯韦分布律的应用 179

(1) 理想气体的状态方程 179

(2) 碰壁数与泻流 181

五、麦克斯韦速率分布律的实验验证 184

(1) 葛正权实验 184

(2) 密勒(Miller)和库士(Kusch)实验 185

4．3 玻尔兹曼分布律 187

一、玻尔兹曼分子数密度分布律 187

二、麦克斯韦-玻尔兹曼分布律 191

4．4 能量均分定理与理想气体的热容量 193

一、自由度与能量均分定理 193

(1) 自由度 193

(2) 能量均分定理 194

二、理想气体的内能与热容量 197

习题 204

第五章 气体输运过程的分子动理论基础 207

5．1 非平衡态与非平衡态过程 207

一、平衡态与非平衡态 207

二、无序向有序的转变 210

5．2 气体的热传导过程与能量输运 213

一、热传导的实验规律 214

二、气体系统热传导实验规律的微观解释 217

三、理论所得结果的讨论 219

5．3 黏滞性与动量输运 221

一、黏滞力的实验规律 222

二、气体黏滞性实验规律的微观解释 224

三、理论结果的讨论 226

5．4 气体扩散现象与物质输运 227

一、气体扩散的实验规律 228

二、气体扩散实验规律的微观解释 231

三、理论结果的讨论 232

四、稀薄气体中的输运过程 234

习题 235

第六章 固、液体性质简介与相变 237

6．1 固体与液体性质简介 237

一、固体性质简介 237

二、液体性质简介 244

6．2 单元系一级相变特征与复相平衡 255

一、相与相变 255

二、单元系一级相变的普遍特征 256

三、复相平衡与相平衡条件 259

四、相图 261

五、克拉珀龙(Clapeyron)方程 265

6．3 气液相变与临界点 267

一、蒸发与沸腾 267

二、饱和蒸气压方程和沸点与压强的关系 272

三、临界点 274

6．4 固液相变与固气相变 283

一、固液相变 283

二、固气相变 285

6．5 相变分类与超流和超导现象 288

一、相变分类 288

二、超流现象λ相变 290

三、超导电性和正常态与超导态相变 293

习题 296

附录 常用常数表 298