第1部分 准备知识 3
第1章 引言 3
1.1 什么是摩尔？ 3
1.2 热力学极限 4
1.3 理想气体 6
1.4 组合问题 8
1.5 本书计划 10
本章小结 12
练习 12
第2章 热量 13
2.1 热量的一个定义 13
2.2 热容 14
本章小结 16
练习 16
第3章 概率 18
3.1 离散概率分布 18
3.2 连续概率分布 20
3.3 线性变换 21
3.4 方差 21
3.5 线性变换和方差 22
3.6 独立变量 23
3.7 二项式分布 25
本章小结 27
拓展阅读 27
练习 27
第4章 温度与玻尔兹曼因子 32
4.1 热平衡 32
4.2 温度计 33
4.3 宏观态与微观态 34
4.4 温度的一个统计定义 36
4.5 系综 37
4.6 正则系综 38
4.7 玻尔兹曼分布的应用 41
本章小结 44
拓展阅读 45
练习 45
第2部分 气体动理学理论 49
第5章 麦克斯韦－玻尔兹曼分布 49
5.1 速度分布 49
5.2 速率分布 50
5.2.1 〈v〉和〈v2〉 51
5.2.2 一个气体分子的平均动能 52
5.2.3 f（v）的极大值 52
5.3 实验验证 52
本章小结 55
练习 55
第6章 压强 58
6.1 分子的分布 59
6.1.1 立体角 59
6.1.2 在某一方向上以某一速率运动的分子数 59
6.1.3 撞击器壁的分子数 60
6.2 理想气体定律 61
6.3 道尔顿定律 63
本章小结 63
练习 64
第7章 分子泻流 67
7.1 通量 67
7.2 泻流 68
本章小结 72
练习 72
第8章 平均自由程和碰撞 74
8.1 平均碰撞时间 74
8.2 碰撞截面 75
8.3 平均自由程 77
本章小结 78
练习 78
第3部分 输运和热扩散 81
第9章 气体的输运性质 81
9.1 黏性 81
9.2 热传导 86
9.3 扩散 89
9.4 更细致的理论 91
本章小结 93
拓展阅读 93
练习 94
第10章 热扩散方程 96
10.1 热扩散方程的推导 96
10.2 一维热扩散方程 97
10.3 稳恒态 99
10.4 球的热扩散方程 100
10.5 牛顿冷却定律 104
10.6 普朗特数 105
10.7 热源 106
10.8 粒子扩散 107
本章小结 107
练习 108
第4部分 第一定律 115
第11章 能量 115
11.1 一些定义 115
11.1.1 热平衡系统 115
11.1.2 态函数 115
11.2 热力学第一定律 117
11.3 热容 118
本章小结 121
练习 122
第12章 等温和绝热过程 125
12.1 可逆性 125
12.2 理想气体的等温膨胀 126
12.3 理想气体的绝热膨胀 127
12.4 绝热大气 128
本章小结 129
练习 129
第5部分 第二定律 135
第13章 热机和第二定律 135
13.1 热力学第二定律 135
13.2 卡诺热机 135
13.3 卡诺定理 138
13.4 克劳修斯表述和开尔文表述的等价性 139
13.5 热机举例 140
13.6 逆向运行的热机 141
13.7 克劳修斯定理 143
本章小结 145
拓展阅读 146
练习 146
第14章 熵 149
14.1 熵的定义 149
14.2 不可逆变化 149
14.3 再论热力学第一定律 151
14.4 焦耳膨胀 153
14.5 熵的统计基础 155
14.6 混合熵 156
14.7 麦克斯韦妖 158
14.8 熵和概率 159
本章小结 161
练习 161
第15章 信息论 166
15.1 信息和香农熵 166
15.2 信息和热力学 168
15.3 数据压缩 169
15.4 量子信息 170
15.5 条件概率和联合概率 172
15.6 贝叶斯定理 173
本章小结 175
拓展阅读 175
练习 176
第6部分 热力学的应用 181
第16章 热力学势 181
16.1 内能U 181
16.2 焓H 182
16.3 亥姆霍兹函数F 183
16.4 吉布斯函数G 183
16.5 约束 184
16.6 麦克斯韦关系 188
本章小结 194
练习 195
第17章 细杆，气泡和磁体 199
17.1 弹性杆 199
17.2 表面张力 201
17.3 电偶极矩与磁偶极矩 203
17.4 顺磁性 204
本章小结 208
练习 209
第18章 热力学第三定律 211
18.1 热力学第三定律的不同表述 211
18.2 第三定律的一些推论 213
本章小结 215
练习 216
第7部分 统计力学 219
第19章 能量均分 219
19.1 能量均分定理 219
19.2 应用 222
19.2.1 单原子气体中的平动 222
19.2.2 双原子气体中的转动 222
19.2.3 双原子气体中的振动 223
19.2.4 固体热容 224
19.3 所作的假设 225
19.4 布朗运动 226
本章小结 226
练习 227
第20章 配分函数 228
20.1 写出配分函数 228
20.2 得到态函数 230
20.3 一个重要的思想 236
20.4 组合配分函数 236
本章小结 239
练习 239
第21章 理想气体的统计力学 241
21.1 态密度 241
21.2 量子密度 243
21.3 可分辨性 244
21.4 理想气体的态函数 246
21.5 吉布斯佯谬 247
21.6 双原子气体的热容 248
本章小结 249
练习 249
第22章 化学势 251
22.1 化学势的定义 251
22.2 化学势的内涵 252
22.3 巨配分函数 254
22.4 巨势 255
22.5 作为单粒子吉布斯函数的化学势 257
22.6 多种类型的粒子 257
22.7 粒子数守恒定律 258
22.8 化学势和化学反应 259
22.9 渗透 263
本章小结 267
拓展阅读 267
练习 268
第23章 光子 270
23.1 电磁辐射的经典热力学 270
23.2 谱能量密度 272
23.3 基尔霍夫定律 273
23.4 辐射压强 275
23.5 光子气体的统计力学 276
23.6 黑体分布 277
23.7 宇宙微波背景辐射 280
23.8 爱因斯坦系数A和B 281
本章小结 283
拓展阅读 284
练习 284
第24章 声子 286
24.1 爱因斯坦模型 286
24.2 德拜模型 287
24.3 声子色散关系 291
本章小结 294
拓展阅读 295
练习 295
第8部分 超越理想气体 299
第25章 相对论性气体 299
25.1 有质量粒子的相对论性色散关系 299
25.2 极端相对论性气体 300
25.3 极端相对论性气体的绝热膨胀 302
本章小结 303
练习 304
第26章 实际气体 305
26.1 范德瓦尔斯气体 305
26.2 狄特里奇方程 312
26.3 位力展开 313
26.4 对应态定律 317
本章小结 318
练习 318
第27章 冷却真实气体 320
27.1 焦耳膨胀 320
27.2 等温膨胀 321
27.3 焦耳-开尔文膨胀 322
27.4 气体的液化 325
本章小结 326
练习 326
第28章 相变 328
28.1 潜热 328
28.2 化学势和相变 330
28.3 克劳修斯－克拉珀龙方程 331
28.4 稳定性和亚稳定性 335
28.5 吉布斯相律 339
28.6 依数性 340
28.7 相变的分类 341
28.8 伊辛模型 344
本章小结 350
拓展阅读 350
练习 350
第29章 玻色－爱因斯坦统计和费米－狄拉克统计 352
29.1 交换和对称性 352
29.2 全同粒子的波函数 354
29.3 全同粒子的统计 356
本章小结 359
拓展阅读 360
练习 360
第30章 量子气体和凝聚 365
30.1 无相互作用的量子流体 365
30.2 费米气体 367
30.3 玻色气体 372
30.4 玻色-爱因斯坦凝聚（BEC） 374
本章小结 378
拓展阅读 379
练习 379
第9部分 特殊专题 383
第31章 声波 383
31.1 等温条件下的声波 384
31.2 绝热条件下的声波 384
31.3 声波通常是绝热的还是等温的？ 385
31.4 流体中声速的推导 386
本章小结 388
拓展阅读 388
练习 388
第32章 激波 390
32.1 马赫数 390
32.2 激波的结构 390
32.3 激波守恒定律 391
32.4 兰金－于戈尼奥条件 392
本章小结 395
拓展阅读 395
练习 395
第33章 布朗运动与涨落 397
33.1 布朗运动 397
33.2 约翰孙噪声 399
33.3 涨落 400
33.4 涨落与资用能 402
33.5 线性响应 404
33.6 关联函数 406
本章小结 411
拓展阅读 412
练习 412
第34章 非平衡热力学 413
34.1 熵产生 413
34.2 动理学系数 414
34.3 昂萨格倒易关系的证明 415
34.4 温差电 417
34.5 时间反演与时间之箭 422
本章小结 423
拓展阅读 423
练习 423
第35章 恒星 425
35.1 引力相互作用 426
35.1.1 引力坍缩和金斯判据 426
35.1.2 流体静平衡 427
35.1.3 位力定理 428
35.2 核反应 430
35.3 传热 431
35.3.1 光子扩散传热 431
35.3.2 对流传热 433
35.3.3 标度关系 434
本章小结 436
拓展阅读 437
练习 437
第36章 致密物体 438
36.1 电子简并压 438
36.2 白矮星 439
36.3 中子星 440
36.4 黑洞 443
36.5 吸积 444
36.6 黑洞和熵 444
36.7 生命、宇宙和熵 446
本章小结 446
拓展阅读 447
练习 447
第37章 地球大气 448
37.1 太阳能 448
37.2 大气的温度分布 449
37.3 辐射传输 451
37.4 温室效应 454
37.5 全球变暖 458
本章小结 460
拓展阅读 461
练习 461
附录 465
附录A 基本常数 465
附录B 有用的公式 466
附录C 有用的数学 470
C.1 阶乘积分 470
C.2 高斯积分 470
C.3 斯特林公式 472
C.4 黎曼ξ函数 474
C.5 多对数函数 476
C.6 偏导数 477
C.7 恰当微分 478
C.8 超球的体积 479
C.9 雅可比行列式 479
C.10 狄拉克δ函数 480
C.11 傅里叶变换 481
C.12 扩散方程的解 482
C.13 拉格朗日乘子 483
附录D 电磁波谱 485
附录E 一些热力学定义 486
附录F 热力学展开公式 487
附录G 约化质量 488
附录H 主要符号总表 489
参考文献 492
索引 496
英汉人名译名对照表 506
译后记 509