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第一章 随机事件与概率 1

1.1 概率的基本性质 1

1.1.1 概率的统计意义 1

1.1.2 概率的基本性质 2

1.1.3 概率的古典定义 3

1.2 事件组的概率 5

1.2.1 相关事件的概率 5

1.2.2 独立试验序列问题 7

1.3 宏观物理量的统计意义 8

1.3.1 统计平均值(期望值) 8

1.3.2 相对于统计平均值的涨落 9

1.3.3 几条运算规则 11

思考题 11

习题 12

第二章 物体的三种基本状态 13

2.1 物体的状态 13

2.1.1 物质的聚集态 13

2.1.2 相 14

2.1.3 平衡态与温度 14

2.1.4 阿伏伽德罗常量与宏观物理量 16

2.2 气体中的分子运动 17

2.2.1 理想气体的状态方程 17

2.2.2 理想气体的动能 18

2.3 热力学第一定律 20

2.3.1 焦耳实验与热力学第一定律 20

2.3.2 气体的摩尔热容量 22

2.3.3 气体的内能 24

2.4 晶体 26

2.4.1 晶体的结构 26

2.4.2 晶体中的粒子的结合力 29

2.4.3 晶体的摩尔热容量 30

2.4.4 晶体的表面层 32

2.5 液体 34

2.5.1 液体中的分子运动 34

2.5.2 液晶 35

2.5.3 液体的表面层 37

2.5.4 液体与固体在界面上的相互作用 40

思考题 43

习题 44

第三章 相变 47

3.1 相变 47

3.1.1 升华与凝华 47

3.1.2 熔解与凝固 49

3.1.3 汽化与凝结 51

3.1.4 三相点 54

3.2 范德瓦耳斯方程 54

3.2.1 等温相变 54

3.2.2 范德瓦耳斯方程 56

3.3 同素异晶相变 57

3.3.1 同素异晶相变 57

3.3.2 形状记忆金属 58

附录A 温标 60

附表 IPTS-68［75］和EPT-76的定义固定点和部分第二类参考点 63

思考题 64

习题 64

第四章 似独立粒子系的统计分布 66

4.1 连续随机变量的概率密度 66

4.1.1 概率密度 66

4.1.2 例--粒子的自由程 67

4.1.3 多元随机变量的概率密度 70

4.2 麦克斯韦分布律 71

4.2.1 理想气体分子的速度分布律 71

4.2.2 理想气体分子的速率分布律 73

4.2.3 理想气体的压强 75

4.3 玻尔兹曼分布律 76

4.3.1 玻尔兹曼分布律简介 76

4.3.2 重力场中微粒按高度分布 77

4.3.3 麦克斯韦--玻尔兹曼统计理论的实验验证 78

4.4 涨落现象 80

4.4.1 气体分子数密度的涨落 80

4.4.2 布朗运动 82

4.4.3 电路中的热噪声 84

附录B 误差函数 86

附录C 正态分布(高斯分布) 87

思考题 88

习题 89

第五章 输运过程--非平衡过程 92

5.1 引言 92

5.1.1 非平衡过程的分析方法 92

5.1.2 碰撞与平均自由程 93

5.1.3 一维输运过程的分析方法 95

5.2 气体的输运过程 96

5.2.1 扩散--质量迁移 96

5.2.2 粘滞现象--动量迁移 98

5.2.3 热传导--能量迁移 100

5.3 金属中自由电子的输运 104

5.3.1 导体与非导体的能带模型 104

5.3.2 热电子发射与散粒噪声 106

5.3.3 珀尔帖效应--接触电势差 108

5.3.4 温差电效应 111

5.4 半导体中载流子的输运 113

5.4.1 半导体材料中的载流子 113

5.4.2 pn结与金属--半导体结 115

5.4.3 半导体热电偶与光电池 118

附录D 关于非平衡过程的分析方法的说明 119

附录E 热管 121

思考题 121

习题 123

第六章 热力学第二定律与第三定律 125

6.1 引言 125

6.1.1 热力学与统计物理 125

6.1.2 热力学过程的可逆性 126

6.1.3 等温过程与绝热过程 127

6.2 热力学第二定律 129

6.2.1 热机与致冷机 129

6.2.2 卡诺循环 130

6.2.3 热力学第二定律 132

6.3 熵增加原理 134

6.3.1 克劳修斯熵公式 134

6.3.2 熵是态函数 135

6.3.3 熵增加原理 137

6.3.4 熵的函数式 138

6.3.5 统计物理的熵增加原理 139

6.4 麦克斯韦--玻尔兹曼统计法 141

6.4.1 似独立粒子系的热力学概率 141

6.4.2 最概然分布 142

6.5 热力学第三定律 143

附录F 汽油机与压缩式致冷机 145

附录G 绝对热力学温标 147

思考题 148

习题 149