热学

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1热学研究的对象和内容 1
1.1.1热现象 1
1.1.2热力学系统 2
1.2热学研究方法 3
1.2.1宏观与微观 3
1.2.2宏观方法——热力学的方法 4
1.2.3微观方法——统计物理学的方法 6
1.3热学发展史上重要纪年简表 6
1.3.1量热学与热力学 6
1.3.2经典统计物理 7
第2章 气体的平衡态及其物态方程 9
2.1平衡态物态参量 9
2.1.1热力学系统的平衡态与非平衡态 9
2.1.2物态参量 11
2.2 温度 12
2.2.1热力学第零定律 12
2.2.2 温标 13
2.3理想气体物态方程 15
2.3.1玻意耳定律 15
2.3.2理想气体物态方程 16
2.3.3普适气体常量 18
2.3.4混合理想气体物态方程 18
习题 20
第3章 气体分子动力学理论的基本概念 21
3.1物质分子动力学理论的基本图像 21
3.1.1物质的微观模型 21
3.1.2物质各种相的形成及特点 23
3.2理想气体的微观模型 25
3.3理想气体压强公式 28
3.3.1气体压强的微观意义 28
3.3.2理想气体压强的微观推导 30
3.3.3气体内部的压强 34
3.4温度的微观意义 36
3.5分子力 分子势能曲线 38
3.5.1分子间的势能 38
3.5.2分子碰撞的有效直径和固体分子的热振动 41
3.6范德瓦耳斯气体的物态方程 43
习题 48
第4章 气体分子热运动速率和能量的统计分布规律 49
4.1概率的基本知识 49
4.1.1随机变量是分离的情况 49
4.1.2随机变量是连续的情况 53
4.2理想气体的麦克斯韦速率分布 57
4.2.1单纯理想气体的麦克斯韦速率分布 57
4.2.2混合理想气体的麦克斯韦速率分布 63
4.3理想气体的麦克斯韦速度分布 65
4.4外力场中自由粒子的分布玻尔兹曼分布 66
4.4.1重力场中的大气压强 67
4.4.2玻尔兹曼分布 69
4.5热容量 自由度 能量均分定理 71
4.5.1热容量 71
4.5.2自由度 74
4.5.3能量均分定理 78习题 82第 5章 气体中的输运现象 84
5.1输运现象的宏观规律 84
5.1.1热传导现象 84
5.1.2扩散现象 88
5.1.3黏性现象 90
5.2分子间的碰撞 气体分子的平均自由程 94
5.2.1分子间的碰撞在气体输运过程中的重要性 94
5.2.2气体分子的碰撞截面 95
5.2.3气体分子的平均碰撞频率 96
5.2.4气体分子的平均自由程 97
5.3气体输运系数的微观解释 101
5.3.1气体系统黏度 101
5.3.2气体系统热导率 104
5.3.3气体系统扩散系数 107
习题 108
第6章 热力学第一定律 110
6.1热力学过程 110
6.1.1热力学过程及准静态过程 110
6.1.2弛豫时间 准静态过程实现的条件及判断方法 111
6.2 功 113
6.2.1热力学的广义功 114
6.2.2体积功 114
6.3 热量 116
6.4热力学第一定律 117
6.4.1 内能 117
6.4.2热力学第一定律的表述 119
6.5热力学第一定律在关于物体性质讨论中的应用 120
6.5.1热容量与焓 120
6.5.2 焦耳 -汤姆孙实验 123
6.5.3理想气体内能和焓的表达式 127
6.6热力学第一定律对理想气体典型过程分析 129
6.6.1理想气体的等体、等压、等温过程 129
6.6.2理想气体的绝热过程 131
6.6.3理想气体的多方过程 136
6.7循环过程和卡诺循环 140
6.7.1循环过程的概念、性质和效率 140
6.7.2理想气体的卡诺循环及其效率 146
习题 148
第7章 热力学第二定律 153
7.1可逆过程与不可逆过程 153
7.1.1自然过程的方向 153
7.1.2可逆过程与不可逆过程的概念 154
7.1.3利用四种不可逆因素判别可逆过程与不可逆过程 157
7.2热力学第二定律的语言表述 158
7.2.1热力学第二定律的开尔文表述 158
7.2.2热力学第二定律的克劳修斯表述 159
7.2.3开尔文表述与克劳修斯表述的等价性 160
7.3热力学第二定律的数学表述和熵增加原理 161
7.3.1卡诺定理 162
7.3.2克劳修斯等式 162
7.3.3状态函数——熵 164
7.3.4 温-熵图（T-S图） 166
7.3.5理想气体熵变的计算 168
7.3.6不可逆过程中熵变的计算与熵增加原理 171
7.3.7克劳修斯不等式与热力学第二定律的数学表达式 175
7.4熵及热力学第二定律的统计意义 176
7.4.1微观熵——玻尔兹曼熵 177
7.4.2微观熵与宏观熵的关系 178
7.4.3微观熵及热力学第二定律的统计意义 179
7.4.4熵与信息 182
7.5热力学第二定律的应用举例 183
7.5.1卡诺定理的另一种证明 183
7.5.2对时间的理解 185
7.5.3黑洞温度的发现 185
习题 186
部分习题参考答案 190