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引言 1

0.1 热学研究的对象和内容 1

0.1.1 热现象 1

0.1.2 热力学系统 1

0.2 热学研究方法 1

0.2.1 宏观方法 2

0.2.2 微观方法 2

0.3 热学发展史上重要纪年简表 3

0.3.1 量热学与热力学 3

0.3.2 经典统计物理 5

第1章 气体的平衡态及其物态方程 6

1.1 平衡态物态参量 6

1.1.1 热力学系统的平衡态与非平衡态 6

1.1.2 物态参量 7

1.2 温度 8

1.2.1 热力学第零定律 8

1.2.2 温度、温标 9

1.3 理想气体物态方程 16

1.3.1 玻意耳定律 16

1.3.2 理想气体物态方程 16

1.3.3 普适气体常量R 17

1.3.4 混合理想气体物态方程 18

第1章思考题 21

第1章习题 22

第2章 气体分子动理论的基本概念 25

2.1 物质分子动理论基本图像 25

2.1.1 物质的微观模型 25

2.1.2 理想气体微观模型 26

2.2 理想气体压强公式 27

2.2.1 理想气体压强的微观意义 27

2.2.2 推导理想气体压强公式的统计假设 27

2.2.3 理想气体压强公式推导 28

2.2.4 压强公式的意义及压强的实质 30

2.3 温度公式及温度的实质 31

2.3.1 温度的微观解释 31

2.3.2 对理想气体定律的验证 32

2.4 分子力 分子势能曲线 35

2.5 范德瓦尔斯物态方程 39

2.6 其他气体的物态方程 42

第2章思考题 44

第2章习题 45

第3章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律 48

3.1 统计规律的基本概念 48

3.2 气体分子的速率分布律 50

3.2.1 速率分布函数 50

3.2.2 麦克斯韦速率分布律 51

3.2.3 三种统计速率 51

3.2.4 用约化速率表示的麦克斯韦速率分布律 54

3.3 麦克斯韦速度分布律 55

3.3.1 速度空间与速度分布函数 55

3.3.2 用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布律 58

3.4 玻尔兹曼分布律 59

3.4.1 重力场中分子按高度的等温分布 59

3.4.2 玻尔兹曼密度分布律 61

3.4.3 麦克斯韦-玻尔兹曼分布律 62

3.5 能量均分定理与热容 63

3.5.1 自由度的一般概念 63

3.5.2 从能量角度重新定义自由度 64

3.5.3 能量按自由度均分定理 65

3.5.4 理想气体的内能及热容 66

第3章思考题 71

第3章习题 73

第4章 气体内的输运过程 76

4.1 气体分子的平均碰撞次数和平均自由程 76

4.1.1 分子碰撞截面 76

4.1.2 分子的平均自由程和碰撞频率 77

4.1.3 气体分子按自由程的分布 79

4.2 输运过程 80

4.2.1 输运过程的宏观规律 80

4.2.2 输运过程的微观解释 83

第4章思考题 88

第4章习题 89

第5章 热力学第一定律 92

5.1 热力学过程 92

5.2 功 94

5.2.1 热力学的广义功 94

5.2.2 体积功 94

5.3 内能 96

5.4 热量 97

5.5 热力学第一定律 98

5.5.1 热力学第一定律的表述 98

5.5.2 能量守恒定律 99

5.6 热力学第一定律在关于物体性质讨论中的应用 99

5.6.1 气体的热容 焓 99

5.6.2 焦耳-汤姆逊实验 100

5.6.3 理想气体的内能 焓 102

5.7 热力学第一定律对理想气体典型过程分析 104

5.7.1 等体过程 104

5.7.2 等压过程 105

5.7.3 等温过程 106

5.7.4 绝热过程 107

5.7.5 多方过程 112

5.8 热力学循环 115

5.8.1 热机循环与制冷循环 115

5.8.2 卡诺循环 118

第5章思考题 123

第5章习题 126

第6章 热力学第二定律 132

6.1 可逆过程与不可逆过程 132

6.1.1 自然过程的方向 132

6.1.2 可逆过程与不可逆过程的定义 133

6.1.3 可逆过程与不可逆过程的举例与区分 133

6.2 热力学第二定律的语言表述 135

6.2.1 开尔文表述 135

6.2.2 克劳修斯表述 136

6.2.3 不可逆过程的等价性 136

6.3 热力学第二定律的数学表述和熵增加原理 138

6.3.1 克劳修斯等式 138

6.3.2 状态函数——熵 139

6.3.3 温-熵图（T-S图） 140

6.3.4 熵变的计算 140

6.3.5 克劳修斯不等式与熵增加原理 145

6.4 热力学第二定律的统计意义及玻尔兹曼熵 146

6.4.1 气体自由膨胀不可逆性的微观解释 146

6.4.2 热力学第二定律的统计意义 147

6.4.3 玻尔兹曼熵 148

6.4.4 克劳修斯熵与玻尔兹曼熵的关系 149

6.5 热力学第二定律的应用举例 150

6.5.1 卡诺定理 150

6.5.2 热力学温标 151

6.6 信息熵简介 152

6.6.1 熵与信息 152

6.6.2 麦克斯韦妖与信息 154

6.7 自由能与吉布斯函数 155

6.7.1 自由能 155

6.7.2 吉布斯函数 156

6.7.3 热力学方程 157

第6章思考题 158

第6章习题 160

习题参考答案 165

习题参考书目 171