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目录 1

总论 热学的对象和研究方法 1

第一章 温度 5

§1.1平衡态 5

§1.1.1平衡态 5

§1.1.2状态参量 7

§1.2温度 9

§1.2.1温度的概念 9

§1.2.2温标 10

§1.3理想气体温标 17

§1.3.1理想气体 17

§1.3.2理想气体温标 19

§1.4理想气体状态方程 22

§1.4.1克拉珀龙方程 22

§1.4.2门捷列夫-克拉珀龙方程 23

§1.4.3混合理想气体的状态方程 24

§1.4.4玻意耳定律 25

习题 30

第二章 热力学第一定律 34

§2.1热力学第一定律的建立 34

§2.2内能定理 38

§2.2.1内能定理 38

§2.2.2内能是状态函数 41

§2.2.3从能量转化与守恒定律来看功与热量 43

§2.3.1准静态过程 47

§2.3热量和功的计算 47

§2.3.2气体的平衡态和准静态过程的图示法，P—V图 48

§2.3.3在准静态过程中功的计算 49

§2.3.4在准静态过程中热量的计算热容 51

§2.4理想气体的内能 56

§2.5理想气体的几种热力学过程 60

§2.5.1定容过程 60

§2.5.2定压过程 61

§2.5.3定温过程 63

§2.5.4绝热过程 64

§2.5.5多方过程 66

习题 80

第三章 热力学第二定律 84

§3.1热机循环过程 85

§3.2理想气体准静态卡诺循环 90

§3.3致冷机 96

§3.4技术上的循环 98

§3.4.1兰金循环 98

§3.4.2奥托循环 99

§3.5热力学第二定律 101

§3.6卡诺定理 105

§3.6.1可逆过程与不可逆过程 106

§3.6.2卡诺热机 107

§3.6.3卡诺定理的证明 108

§3.7卡诺定理的应用 112

§3.7.1热机的热效率 112

§3.7.2热力学温标 115

§3.7.3任何均匀物质存在关系（？）T＝T（？）V-p 117

§3.8宏观过程的不可逆性 121

§3.8.1不可逆过程的方向性 122

§3.8.2不可逆过程产生的后果的不可消除性 123

§3.8.3宏观过程的不可逆性 124

§3.8.4一切宏观不可逆过程是相互联系的 124

§3.9熵 129

§3.9.1熵 129

§3.9.2关于熵的两点讨论 133

§3.9.3熵增加原理 142

§3.9.4理想气体的熵 145

§3.9.5温熵图（T-S图） 146

§3.10热力学第二定律的统计意义 151

§3.11关于由热力学第二定律得出的热死说的论争 158

习题 161

第四章 气体分子运动论 168

§4.1分子运动论的实验基础 168

§4.1.1物质的分子、原子构造学说 168

§4.1.2分子热运动 170

§4.1.3分子力 171

§4.1.4分子运动论的研究方法 172

§4.2理想气体的压强 174

§4.3统计规律性 180

§4.3.1分子速率的测定 180

§4.3.2统计规律性 182

§4.3.3分布律，分布函数 185

§4.3.4统计规律和涨落现象 189

§4.4麦克斯韦速率分布律 190

§4.4.1麦克斯韦速率分布律 190

§4.4.2麦克斯韦速率分布律的应用 195

§4.4.3附录：伽玛（Г）函数的定义及其性质 201

§4.5麦克斯韦速度分布律 204

§4.5.1麦克斯韦速度分布律 204

§4.5.2麦克斯韦速度分布律的应用 208

§4.5.3附录：麦克斯韦速度分布律的概率论导出法 221

§4.6玻耳兹曼分布律 224

§4.7能量均分定理 228

§4.7.1能量均分定理 228

§4.7.2理想气体的热容 229

§4.7.3能量均分定理的成功与困难 232

§4.7.4普朗克量子论 233

§4.7.5理想气体热容的量子论 236

§4.8负温度 240

§4.9气体的三种输运过程及其宏观规律 243

§4.9.1气体粘滞性 243

§4.9.2气体热传导 246

§4.9.3气体扩散 248

§4.10分子碰撞和平均自由程 252

§4.10.1分子碰撞频率 252

§4.10.2平均自由程 255

§4.10.3分子按自由程的分布 257

§4.10.4关于平均自由程和碰撞频率的另一种求法 259

§4.11.1气体粘滞性与动量输运 263

§4.11气体三种输运过程的初级分子理论 263

§4.11.2气体热传导与内能输运 268

§4.11.3气体扩散与质量输运 270

§4.11.4理论与实验的比较 272

§4.12稀薄气体的性质 277

§4.12.1稀薄气体的粘滞性和热传导 277

§4.12.2稀薄气体的稳定条件 278

§4.13分子力与范德瓦耳斯气体 284

§4.13.1分子力的一般性质 284

§4.13.2分子的体积是分子排斥力的效果 286

§4.13.3分子碰撞是一个过程 286

§4.13.4范德瓦耳斯气体模型 288

§4.13.5范德瓦耳斯方程 289

§4.14焦耳-汤姆孙效应 300

§4.14.1焦耳-汤姆孙实验与分子力 300

§4.14.2范德瓦耳斯气体的内能 307

§4.14.3范德瓦耳斯气体的焦耳-汤姆孙效应 308

习题 315

第五章 固体和液体 324

§5.1晶体及其点阵结构 324

§5.1.1晶体和非晶体 324

§5.1.2晶体的点阵结构 327

§5.1.3晶体的缺陷 330

§5.1.4晶体内粒子间的结合力 335

§5.2固体的热学性质 341

§5.2.1摩尔热容 342

§5.2.2热传导 344

§5.2.3热膨胀 345

§5.2.4扩散 350

§5.3液体和液晶 354

§5.3.1液体 354

§5.3.2液晶 357

§5.4液体和固体的表面现象 360

§5.4.1液体的表面张力现象 360

§5.4.2表面张力系数 363

§5.4.3表面自由能 364

§5.4.4弯曲液面内外压强跃变 368

§5.4.5液体与固体的接触——润湿现象 372

§5.4.6毛细管现象 373

§5.4.7表面活性物质，吸附作用 376

§5.5压强、表面张力和润湿现象的分子理论 383

§5.5.1流体内部压强的分子理论 383

§5.5.2表面张力的分子理论 388

§5.5.3润湿现象的分子理论 392

习题 395

第六章 相的平衡与转变 400

§6.1相的概念 400

§6.2单元系液气两相系统的平衡 401

§6.2.1单元系液气两相系统的平衡条件 401

§6.2.2相图、气化曲线 403

§6.2.3分子运动论解释 406

§6.2.4弯曲液面时的平衡条件 410

§6.2.5饱和蒸气压与弯曲液面的关系 411

§6.3.1单元系液气两相系统的等温转变 416

§6.3单元系液气两相系统的转变 416

§6.3.2蒸气和永久气体 417

§6.3.3临界点 419

§6.4单元系液气两相系统和范德瓦耳斯方程 426

§6.4.1范德瓦耳斯方程与单元系液气两相系统 426

§6.4.2亚稳态 431

§6.4.3对应态定理 432

§6.5相变热、克拉珀龙-克劳修斯公式 434

§6.5.1相变热 434

§6.5.2克拉珀龙-克劳修斯公式 436

§6.5.3蒸气压方程 438

§6.6.1沸腾 443

§6.6沸腾、过热现象 443

§6.6.2为什么液体在？（T＊）＝p时沸腾 445

§6.6.3为什么液体在沸腾时停止变热 450

§6.6.4过热现象 451

§6.7单元系复相系统的平衡与转变 455

§6.7.1单元系固液两相系统 455

§6.7.2单元系固、液、气三相之间的平衡与转变，三相点 457

§6.7.3单元系固相间的平衡与转变 459

习题 463

习题解答 467

第一章 467

第二章 467

第三章 469

第四章 471

第五章 476

第六章 478

附录 480

（一）重要物理常数 480

（二）单位换算 480

（三）密度 480

（四）固、液体的比热容 480

（五）气体的比热容 480

（八）液体的体膨胀系数 481

（九）不同温度下水和汞的密度（在1atm下） 481

（十）压缩系数 481

（七）固体的线膨胀系数 481

（六）分子及原子的有效直径 481

（十一）气体的粘滞系数 482

（十二）液体的粘滞系数 482

（十三）热导率 482

（十四）范德瓦耳斯常数 482

（十五）液体的表面张力系数 483

（十六）冰、水的饱和蒸气压 483

（十七）饱和水和饱和水蒸气的特性 484

（十八）饱和蒸气压 486

（十九）在1atm下物质的沸点和气化热 486

（二十）在1atm下物质的熔点和熔解热 487

（二十一）临界温度、临界压强、临界摩尔体积 488

（二十二）元素的原子量 489

索引 491