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引言 1

0.1 热学的研究对象和研究方法 1

一、热学的研究对象 1

二、热学的研究方法 4

0.2 热学发展简史 6

一、热现象的初期研究 6

二、热力学的建立 7

三、分子动理论和统计力学的发展 8

四、量子统计 9

第一章 温度 10

1.1 热学基本概念 10

一、系统与外界 10

二、平衡态 11

三、状态参量 12

四、相 14

五、系统与外界相互作用的方式 15

1.2 热力学第零定律 温度 16

一、热平衡 17

二、热力学第零定律 温度 17

1.3 温标 18

一、经验温标 19

二、理想气体温标 22

三、热力学温标 25

四、国际实用温标 26

五、各种温标间的关系 27

1.4 气体的状态方程 28

一、理想气体状态方程 29

二、普适气体常数R 31

三、道尔顿分压定律 32

四、混合理想气体状态方程 32

思考题 34

习题 36

第二章 热力学第一定律 43

2.1 热力学过程 43

2.2 功 45

一、功的表达式 45

二、功的图示 46

三、功是过程量 47

四、广义功 48

2.3 热 48

一、热的本质 48

二、热与功的比较 50

三、热容 比热容 摩尔热容 52

四、比热容的测量 53

一、热力学第一定律的建立 54

2.4 热力学第一定律 54

二、热力学第一定律的数学表达式 58

2.5 热力学第一定律对pV系统的应用 62

一、定容热容与内能 62

二、定压热容与焓 62

2.6 理想气体的内能与热容 65

一、理想气体的内能 65

二、理想气体的热容 66

2.7 热力学第一定律对理想气体的应用 66

一、等容过程 67

二、等压过程 67

三、等温过程 67

四、绝热过程 68

五、多方过程 72

六、理想气体吸放热判据 74

2.8 热力学第一定律对循环过程的应用 74

2.9 卡诺循环 78

2.10 热泵 82

思考题 83

习题 85

第三章 热力学第二定律 93

3.1 热力学第二定律 93

一、热力学第二定律的基本表述 93

二、热力学第一定律与热力学第二定律的比较 96

三、两种表述等效性的证明 97

3.2 可逆过程与不可逆过程 99

一、可逆过程与不可逆过程 99

二、过程不可逆的原因 102

三、各种不可逆过程都是相互关联的 102

3.3 卡诺定理与可用能 104

一、卡诺定理 104

二、可用能 108

3.4 热力学温标 110

3.5 熵与热力学第二定律的数学表述 112

一、克劳修斯不等式 113

二、熵 115

三、热力学第二定律的数学表述 熵增加原理 117

四、热力学基本方程 120

3.6 温熵图 120

3.7 熵流与熵产生 能量的退降 122

一、熵流 122

二、熵产生 122

三、能量的退降 123

思考题 125

习题 127

4.1 随机事件与几率 132

一、随机事件 132

第四章 几率与分布函数 132

二、几率 133

4.2 几率的性质 135

一、几率的加法定理 135

二、几率的乘法定理 136

4.3 随机变量与几率分布函数 136

一、随机变量 136

二、几率分布函数 137

4.4 统计平均值与方差 139

一、统计平均值 139

二、方差 140

4.5 伽耳顿板实验 141

第五章 分子动理论的平衡态理论 143

5.1 分子动理论的基本观点 143

一、历史的回顾 143

二、分子动理论的基本观点 146

5.2 理想气体的压强 149

一、理想气体的微观模型 149

二、理想气体的压强 150

三、讨论 153

5.3 温度的微观解释 153

一、温度的微观解释 153

二、基本方程的一些推论 155

三、分子的方均根速率 156

5.4 麦克斯韦速度分布律 156

一、气体分子速率的测定 158

二、麦克斯韦速度分布律 160

三、麦克斯韦速率分布律 164

四、泻流分布 168

五、约化形式 171

六、误差函数 173

一、玻耳兹曼分布律 175

5.5 玻耳兹曼分布律 175

二、重力场中微粒按高度分布规律 176

三、气压公式和高度公式 177

5.6 热力学第二定律的统计解释 179

5.7 能量按自由度均分定理 182

一、自由度 182

二、分子能量按自由度均分定理 184

5.8 理想气体的内能与热容 187

一、理想气体的内能 187

二、理想气体的摩尔热容 187

三、经典理论的缺陷 189

5.9 分子力 191

一、有心力模型 192

三、无引力的弹性刚球模型 195

二、无引力的弹性质点模型 195

四、有引力的刚球模型--苏则朗模型 196

思考题 196

习题 198

第六章 气体内的输运过程 202

6.1 输运过程的宏观规律 202

一、粘滞现象 202

二、热传导现象 204

三、扩散现象 205

四、输运过程三个宏观规律的比较 206

6.2 气体分子的平均自由程 207

一、分子的平均自由程和碰撞频率 208

二、分子按自由程的分布 211

三、演示自由程的实验 212

6.3 输运过程的微观解释 213

一、粘滞现象的微观解释 213

二、热传导现象的微观解释 216

四、理论结果与实验的比较 218

三、扩散现象的微观解释 218

6.4 低压下的热传导和粘滞现象 221

一、低压气体 221

二、低压气体的粘滞现象 222

三、低压气体的热传导现象 224

思考题 225

习题 226

第七章 实际气体与焦耳-汤姆逊效应 229

7.1 实际气体与范德瓦耳斯方程 229

一、实际气体 229

二、范德瓦耳斯方程 230

三、关于范德瓦耳斯方程的说明 231

7.2 实际气体的内能 233

一、节流过程与焦耳-汤姆逊效应 235

7.3 焦耳-汤姆逊效应 235

二、节流过程的热力学特征 237

三、焦耳-汤姆逊系数 238

7.4 焦耳-汤姆逊效应的微观解释 241

一、分子引力作用产生的影响 241

二、分子斥力作用产生的影响 242

三、分子力作用产生的影响 242

思考题 244

习题 245

第八章 固体 246

8.1 晶体的宏观特征 246

一、有规则的外部形状 246

二、晶面角守恒 246

三、物理性质各向异性 247

四、有确定的熔点 248

一、晶体结构的空间点阵学说 250

8.2 晶体的微观结构 250

二、晶体宏观特征的微观解释 256

8.3 晶体中粒子的结合力和结合能 258

一、几种典型的结合力 258

二、结合力的普遍特征 结合能 262

8.4 晶体中晶粒的热振动及晶体的热学性质 264

一、晶体中晶粒的热振动 264

二、固体热容的经典理论 杜隆-珀替定律 266

三、固体的热膨胀 270

四、热传导的微观解释 272

五、热缺陷 273

六、固体的扩散 275

思考题 279

习题 279

一、液体的微观结构 281

第九章 液体 281

9.1 液体的微观结构 281

二、液体分子的热运动 282

9.2 液晶简介 283

一、向列型液晶 284

二、胆甾型液晶 285

三、近晶型液晶 285

9.3 液体的宏观性质 286

一、热容 286

二、热膨胀 水的反常膨胀 287

三、热传导 289

四、扩散 289

五、粘滞性 291

9.4 液体的表面张力 292

一、表面张力 292

三、影响表面张力系数的因素 295

二、表面张力系数的测定 295

四、表面张力的微观解释 297

一、球形液面下的附加压强 301

二、任意弯曲液面下的附加压强 303

9.6 润湿现象与毛细现象 304

一、润湿与不润湿 接触角 304

二、毛细现象 307

三、润湿与毛细现象的应用 309

思考题 310

习题 310

第十章 相变 313

10.1 基本概念 313

一、物态与相 313

二、相变 314

三、单元系一级相变的特点 315

一、蒸发 饱和蒸气压 317

10.2 液气相变 317

二、沸腾 321

10.3 气液等温相变 325

9.5 弯曲液面下的附加压强 329

10.4 范德瓦耳斯等温线 329

一、范德瓦耳斯等温线 329

二、麦克斯韦等面积法则 331

10.5 克拉珀龙方程 333

10.6 固液相变 固气相变 三相图 336

一、固液相变 熔解曲线 336

二、固气相变 升华曲线 338

三、三相图 339

10.7 气体的液化与低温的获得 341

思考题 345

习题 346

习题答案 348

参考文献 355