热学 / “101计划”核心教材物理学领域
定价：￥82.00
作者： 刘玉鑫
出版时间：2024-10
最新印次日期：2026-1
出版社：北京大学出版社
“十四五”普通高等教育本科国家级规划教材“101计划”核心教材
- 北京大学出版社
- 9787301338056
- 1版
- 49269350-2
- 16开
- 2024-10
- 理学
- 物理学类
- 物理学类
- 本科
作者简介
内容简介
本书是北京大学物理学院教授刘玉鑫所编著的“101计划”核心教材物理学领域图书，根据热学的研究对象和研究方法的特点, 本书内容共分九章. 第一章介绍基本概念和规律, 包括热力学系统及其平衡态的基本概念、状态参量的概念、热力学系统及热力学过程遵循的基本规律. 第二、第三和第四章介绍和讨论热力学系统的静态性质, 其中, 第二章主要介绍和讨论热力学系统的状态方程的概念及其确定;第三章介绍和讨论热平衡态下系统热运动的基本规律——按微观状态的统计分布规律; 第四章介绍和讨论热力学系统的态函数, 以使读者对热力学系统的统计物理研究方法和热力学研究方法的相辅相成性具有较具体的感性认识. 第五和第六章是传统的关于热力学系统的动力学性质和规律的内容, 具体深入地介绍和讨论热力学过程遵循的基本规律——热力学第一定律、第二定律和第三定律, 以及对热力学系统的态函数进行研究的热力学方法. 第七、第八和第九章是热力学系统和过程的性质和规律的应用的内容, 其中, 第七章对偏离平衡态不大的系统(即近平衡系统) 中的输运现象予以简要介绍, 并说明输运现象的微观本质, 同时对非平衡过程中的基本规律予以简单介绍; 第八章介绍液体和固体的彻体和表面两方面的基本性质, 以使读者了解利用热学基本原理研究并解决实际物理问题的方法, 尤其是打破传统的热学基本原理的应用对象仅仅是气体系统的观念; 第九章介绍和讨论物相和相变的基本概念, 以及单元系中常见相变的现象、性质、规律及其唯象理论描述.
目录
第一章基本概念与基本原理……………………………………………………………………………………………………1
1.1 物质结构的基本图像……………………………………………………………………………………………………………1
1.1.1 物质结构的原子分子学说………………………………………………………………………………………1
1.1.2 物质分子处于不停顿的无规则运动状态………………………………………………………………2
1.1.3 分子之间存在相互作用……………………………………………………………………………………………3
1.2 热力学系统及其状态参量……………………………………………………………………………………………………5
1.2.1 热力学系统及其分类………………………………………………………………………………………………5
1.2.2 热力学系统的状态参量……………………………………………………………………………………………6
1.3 平衡态的概念…………………………………………………………………………………………………………………………7
1.4 温度与温标……………………………………………………………………………………………………………………………9
1.4.1 温度的概念………………………………………………………………………………………………………………9
1.4.2 温度相同的判定原则|{ 热力学第零定律……………………………………………………………9
1.4.3 温度高低的数值标定|{ 温标………………………………………………………………………………10
1.5 热力学过程和准静态过程……………………………………………………………………………………………………16
1.5.1 热力学过程及准静态过程的概念……………………………………………………………………………16
1.5.2 实现准静态过程的可能性及条件……………………………………………………………………………17
1.6 能量守恒定律…………………………………………………………………………………………………………………………18
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………20
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
第二章状态方程……………………………………………………………………………………………………………………………23
2.1 状态方程的基本概念……………………………………………………………………………………………………………23
2.2 气体的状态方程……………………………………………………………………………………………………………………25
2.2.1 理想气体的状态方程………………………………………………………………………………………………25
2.2.2 实际气体的状态方程简介………………………………………………………………………………………30
2.2.3 理想气体状态方程的初级微观理论………………………………………………………………………34
2.2.4 温度的本质………………………………………………………………………………………………………………37
2.3 确定状态方程的一般方法……………………………………………………………………………………………………40
2.3.1 确定状态方程的唯象方法………………………………………………………………………………………40
2.3.2 确定状态方程的理论方法¤ ………………………………………………………………………………………45
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………45
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………47
第三章热平衡态下微观状态的统计分布规律……………………………………………………………………52
3.1 统计规律与分布函数的概念…………………………………………………………………………………………………52
3.1.1 事件及其概率……………………………………………………………………………………………………………52
3.1.2 统计规律及其伽尔顿板实验演示……………………………………………………………………………53
3.1.3 随机变量与分布函数………………………………………………………………………………………………54
3.1.4 一些常见的分布律……………………………………………………………………………………………………58
3.2 麦克斯韦分布律……………………………………………………………………………………………………………………61
3.2.1 速度空间与速度分布律的概念………………………………………………………………………………61
3.2.2 麦克斯韦速度分布律和速率分布律………………………………………………………………………63
3.2.3 麦克斯韦速度分布律的实验检验……………………………………………………………………………66
3.2.4 麦克斯韦分布律的一些应用举例……………………………………………………………………………70
3.3 麦克斯韦{ 玻尔兹曼分布律…………………………………………………………………………………………………77
3.3.1 重力场中微观粒子数密度随高度的等温分布………………………………………………………77
3.3.2 玻尔兹曼密度分布律及麦克斯韦{ 玻尔兹曼分布律……………………………………………78
3.4 能量均分定理与经典统计物理遇到的困难…………………………………………………………………………81
3.4.1 分子的自由度……………………………………………………………………………………………………………81
3.4.2 能量均分定理……………………………………………………………………………………………………………82
3.4.3 热力学系统的内能和热容………………………………………………………………………………………84
3.5 粒子按微观运动状态的分布规律¤ ………………………………………………………………………………………92
3.5.1 微观粒子运动状态的描述及微观粒子系统的分类………………………………………………92
3.5.2 三类系统的微观状态数……………………………………………………………………………………………96
3.5.3 近独立粒子系统的粒子按能量的最概然分布………………………………………………………99
3.6 气体分子的碰撞及其概率分布……………………………………………………………………………………………106
3.6.1 气体分子的平均自由程与平均碰撞频率………………………………………………………………106
3.6.2 气体分子碰撞的概率分布………………………………………………………………………………………112
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………114
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………116
第四章热力学系统的态函数……………………………………………………………………………………………………122
4.1 内能和焓…………………………………………………………………………………………………………………………………122
4.1.1 内能……………………………………………………………………………………………………………………………122
4.1.2 焓………………………………………………………………………………………………………………………………124
4.2 熵……………………………………………………………………………………………………………………………………………125
4.2.1 熵的概念与确定………………………………………………………………………………………………………125
4.2.2 熵与信息……………………………………………………………………………………………………………………128
4.3 自由能、自由焓和化学势¤ ……………………………………………………………………………………………………129
4.3.1 自由能与自由焓………………………………………………………………………………………………………129
4.3.2 化学势及其与自由焓的关系……………………………………………………………………………………130
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………133
第五章热力学第一定律………………………………………………………………………………………………………………135
5.1 热力学第一定律……………………………………………………………………………………………………………………135
5.1.1 功|{ 力学相互作用下转移的能量………………………………………………………………………135
5.1.2 热量|{ 热学相互作用下转移的能量……………………………………………………………………137
5.1.3 功、热量及内能之间的关系|{ 热力学第一定律………………………………………………138
5.2 热力学第一定律在关于物体性质讨论中的应用…………………………………………………………………140
5.2.1 物体的热容………………………………………………………………………………………………………………140
5.2.2 物体的内能和焓………………………………………………………………………………………………………141
5.2.3 实际气体的节流膨胀效应………………………………………………………………………………………145
5.3 热力学第一定律对理想气体的应用……………………………………………………………………………………152
5.3.1 理想气体的等体过程………………………………………………………………………………………………152
5.3.2 理想气体的等压过程………………………………………………………………………………………………154
5.3.3 理想气体的等温过程………………………………………………………………………………………………155
5.3.4 理想气体的绝热过程………………………………………………………………………………………………156
5.3.5 理想气体的多方过程………………………………………………………………………………………………163
5.4 循环过程和卡诺循环……………………………………………………………………………………………………………169
5.4.1 循环过程的概念、性质和效率…………………………………………………………………………………169
5.4.2 理想气体的卡诺循环及其效率………………………………………………………………………………174
5.4.3 内燃机的理想循环……………………………………………………………………………………………………176
5.4.4 制冷设备与制热设备………………………………………………………………………………………………178
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………180
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………182
第六章热力学第二定律和第三定律………………………………………………………………………………………189
6.1 可逆过程与不可逆过程…………………………………………………………………………………………………………189
6.1.1 可逆过程与不可逆过程的概念………………………………………………………………………………189
6.1.2 可逆过程与不可逆过程的举例及区分……………………………………………………………………190
6.2 热力学第二定律的两种语言表述…………………………………………………………………………………………191
6.2.1 热力学第二定律的克劳修斯表述……………………………………………………………………………192
6.2.2 热力学第二定律的开尔文表述………………………………………………………………………………192
6.2.3 克劳修斯表述与开尔文表述的等价性……………………………………………………………………192
6.3 热力学第二定律的数学表述…………………………………………………………………………………………………194
6.3.1 卡诺定理……………………………………………………………………………………………………………………194
6.3.2 热力学第二定律的数学表述……………………………………………………………………………………197
6.3.3 卡诺定理应用举例……………………………………………………………………………………………………198
6.4 熵与熵增加原理……………………………………………………………………………………………………………………200
6.4.1 熵的概念……………………………………………………………………………………………………………………200
6.4.2 熵变的计算………………………………………………………………………………………………………………202
6.4.3 熵增加原理………………………………………………………………………………………………………………210
6.5 熵和热力学第二定律的统计意义…………………………………………………………………………………………211
6.5.1 宏观熵与微观熵之间的关系……………………………………………………………………………………212
6.5.2 熵及热力学第二定律的统计意义……………………………………………………………………………215
6.6 自由能、自由焓、化学势及热力学基本方程¤ ……………………………………………………………………219
6.6.1 自由能………………………………………………………………………………………………………………………219
6.6.2 自由焓………………………………………………………………………………………………………………………222
6.6.3 热力学系统的态函数及其间的一些关系………………………………………………………………224
6.6.4 化学势………………………………………………………………………………………………………………………228
6.7 热力学第二定律的应用举例…………………………………………………………………………………………………229
6.7.1 热力学温标的建立……………………………………………………………………………………………………229
6.7.2 卡诺定理的另一种证明……………………………………………………………………………………………232
6.7.3 在均匀物质的热力学性质的讨论中的应用举例……………………………………………………235
6.7.4 化学反应热力学………………………………………………………………………………………………………237
6.8 热力学第三定律……………………………………………………………………………………………………………………239
6.8.1 规定熵的标准参考点的必要性………………………………………………………………………………239
6.8.2 选取熵的标准参考点的可能性………………………………………………………………………………239
6.8.3 标准参考点的选取及普朗克绝对熵………………………………………………………………………240
6.8.4 热力学第三定律………………………………………………………………………………………………………241
6.8.5 负温度¤ ………………………………………………………………………………………………………………………241
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………242
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………244
第七章近平衡态中的输运过程………………………………………………………………………………………………248
7.1 近平衡态中的输运过程及其宏观规律…………………………………………………………………………………248
7.1.1 黏滞现象及其宏观规律……………………………………………………………………………………………248
7.1.2 热量传输现象及其宏观规律……………………………………………………………………………………250
7.1.3 扩散现象及其宏观规律……………………………………………………………………………………………257
7.2 气体中输运现象的微观解释…………………………………………………………………………………………………260
7.2.1 输运过程中的流………………………………………………………………………………………………………260
7.2.2 黏滞、热传导和扩散现象的微观解释及相应系数的确定……………………………………262
7.3 稀薄气体中的输运现象…………………………………………………………………………………………………………266
7.4 布朗运动及其引起的扩散……………………………………………………………………………………………………268
7.4.1 布朗运动的理论描述………………………………………………………………………………………………268
7.4.2 布朗粒子的扩散举例………………………………………………………………………………………………270
7.5 非平衡过程中的一些常见现象和基本规律简介…………………………………………………………………271
7.5.1 分岔、分形与自相似结构…………………………………………………………………………………………272
7.5.2 耗散结构与自组织现象……………………………………………………………………………………………273
7.5.3 非平衡演化过程的一些基本规律¤ …………………………………………………………………………276
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………284
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………284
第八章液体和固体的基本性质………………………………………………………………………………………………288
8.1 液体和固体的概念与研究方法概述……………………………………………………………………………………288
8.1.1 液体和固体的概念与分类………………………………………………………………………………………288
8.1.2 液体和固体的微观结构及相应的研究方法……………………………………………………………290
8.2 液体和固体的彻体性质…………………………………………………………………………………………………………294
8.2.1 液体和固体的热容……………………………………………………………………………………………………294
8.2.2 液体和固体的压缩性质和热膨胀性质……………………………………………………………………297
8.3 液体和固体的输运性质…………………………………………………………………………………………………………299
8.3.1 黏滞性质……………………………………………………………………………………………………………………299
8.3.2 扩散性质……………………………………………………………………………………………………………………301
8.3.3 导热性质和导电性质………………………………………………………………………………………………303
8.4 液体表面的性质……………………………………………………………………………………………………………………306
8.4.1 表面与表面张力………………………………………………………………………………………………………307
8.4.2 表面张力系数……………………………………………………………………………………………………………309
8.4.3 表面能与表面内能……………………………………………………………………………………………………314
8.4.4 弯曲液面内外的压强差……………………………………………………………………………………………318
8.5 润湿现象与毛细现象……………………………………………………………………………………………………………324
8.5.1 润湿、不润湿及接触角……………………………………………………………………………………………324
8.5.2 毛细现象……………………………………………………………………………………………………………………331
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………337
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………338
第九章单元系的相变与复相平衡……………………………………………………………………………………………344
9.1 相、相变及相平衡的概念………………………………………………………………………………………………………344
9.1.1 相的概念与相稳定条件……………………………………………………………………………………………344
9.1.2 相变及其分类……………………………………………………………………………………………………………349
9.1.3 相平衡及相图……………………………………………………………………………………………………………353
9.2 单元系的复相平衡…………………………………………………………………………………………………………………354
9.2.1 单元系复相平衡的条件……………………………………………………………………………………………354
9.2.2 单元系复相平衡的性质……………………………………………………………………………………………355
9.3 一级相变及其基本特征…………………………………………………………………………………………………………360
9.3.1 常见一级相变概述……………………………………………………………………………………………………360
9.3.2 饱和蒸气压与饱和蒸气压方程………………………………………………………………………………364
9.3.3 相平衡曲线………………………………………………………………………………………………………………366
9.3.4 相平衡时两相的物质的量之间的关系……………………………………………………………………369
9.3.5 热力学函数的特征……………………………………………………………………………………………………370
9.3.6 相变和相分离的方式………………………………………………………………………………………………372
9.4 连续相变的基本特征及热力学描述……………………………………………………………………………………378
9.4.1 有序{ 无序相变概述………………………………………………………………………………………………378
9.4.2 超导相变及其热力学描述¤¤ ……………………………………………………………………………………380
9.4.3 液氦相变的基本特征¤ ………………………………………………………………………………………………385
9.5 相变的唯象理论¤ ……………………………………………………………………………………………………………………388
9.5.1 热力学势的特点与描述方案概述……………………………………………………………………………389
9.5.2 二级相变的朗道理论描述………………………………………………………………………………………390
9.5.3 二级和一级相变的朗道理论的统一描述………………………………………………………………394
9.5.4 相图的确定………………………………………………………………………………………………………………395
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………398
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………399
附录A 名词索引……………………………………………………………………………………………………………………………404
附录B 常见高斯积分表……………………………………………………………………………………………………………408
附录C 无法确定热力学势情况下确定系统相图的一个现代物理学研究实例
简介……………………………………………………………………………………………………………………………………409
部分习题参考答案……………………………………………………………………………………………………………………………413
主要参考书目………………………………………………………………………………………………………………………………………423
1.1 物质结构的基本图像……………………………………………………………………………………………………………1
1.1.1 物质结构的原子分子学说………………………………………………………………………………………1
1.1.2 物质分子处于不停顿的无规则运动状态………………………………………………………………2
1.1.3 分子之间存在相互作用……………………………………………………………………………………………3
1.2 热力学系统及其状态参量……………………………………………………………………………………………………5
1.2.1 热力学系统及其分类………………………………………………………………………………………………5
1.2.2 热力学系统的状态参量……………………………………………………………………………………………6
1.3 平衡态的概念…………………………………………………………………………………………………………………………7
1.4 温度与温标……………………………………………………………………………………………………………………………9
1.4.1 温度的概念………………………………………………………………………………………………………………9
1.4.2 温度相同的判定原则|{ 热力学第零定律……………………………………………………………9
1.4.3 温度高低的数值标定|{ 温标………………………………………………………………………………10
1.5 热力学过程和准静态过程……………………………………………………………………………………………………16
1.5.1 热力学过程及准静态过程的概念……………………………………………………………………………16
1.5.2 实现准静态过程的可能性及条件……………………………………………………………………………17
1.6 能量守恒定律…………………………………………………………………………………………………………………………18
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………20
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
第二章状态方程……………………………………………………………………………………………………………………………23
2.1 状态方程的基本概念……………………………………………………………………………………………………………23
2.2 气体的状态方程……………………………………………………………………………………………………………………25
2.2.1 理想气体的状态方程………………………………………………………………………………………………25
2.2.2 实际气体的状态方程简介………………………………………………………………………………………30
2.2.3 理想气体状态方程的初级微观理论………………………………………………………………………34
2.2.4 温度的本质………………………………………………………………………………………………………………37
2.3 确定状态方程的一般方法……………………………………………………………………………………………………40
2.3.1 确定状态方程的唯象方法………………………………………………………………………………………40
2.3.2 确定状态方程的理论方法¤ ………………………………………………………………………………………45
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………45
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………47
第三章热平衡态下微观状态的统计分布规律……………………………………………………………………52
3.1 统计规律与分布函数的概念…………………………………………………………………………………………………52
3.1.1 事件及其概率……………………………………………………………………………………………………………52
3.1.2 统计规律及其伽尔顿板实验演示……………………………………………………………………………53
3.1.3 随机变量与分布函数………………………………………………………………………………………………54
3.1.4 一些常见的分布律……………………………………………………………………………………………………58
3.2 麦克斯韦分布律……………………………………………………………………………………………………………………61
3.2.1 速度空间与速度分布律的概念………………………………………………………………………………61
3.2.2 麦克斯韦速度分布律和速率分布律………………………………………………………………………63
3.2.3 麦克斯韦速度分布律的实验检验……………………………………………………………………………66
3.2.4 麦克斯韦分布律的一些应用举例……………………………………………………………………………70
3.3 麦克斯韦{ 玻尔兹曼分布律…………………………………………………………………………………………………77
3.3.1 重力场中微观粒子数密度随高度的等温分布………………………………………………………77
3.3.2 玻尔兹曼密度分布律及麦克斯韦{ 玻尔兹曼分布律……………………………………………78
3.4 能量均分定理与经典统计物理遇到的困难…………………………………………………………………………81
3.4.1 分子的自由度……………………………………………………………………………………………………………81
3.4.2 能量均分定理……………………………………………………………………………………………………………82
3.4.3 热力学系统的内能和热容………………………………………………………………………………………84
3.5 粒子按微观运动状态的分布规律¤ ………………………………………………………………………………………92
3.5.1 微观粒子运动状态的描述及微观粒子系统的分类………………………………………………92
3.5.2 三类系统的微观状态数……………………………………………………………………………………………96
3.5.3 近独立粒子系统的粒子按能量的最概然分布………………………………………………………99
3.6 气体分子的碰撞及其概率分布……………………………………………………………………………………………106
3.6.1 气体分子的平均自由程与平均碰撞频率………………………………………………………………106
3.6.2 气体分子碰撞的概率分布………………………………………………………………………………………112
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………114
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………116
第四章热力学系统的态函数……………………………………………………………………………………………………122
4.1 内能和焓…………………………………………………………………………………………………………………………………122
4.1.1 内能……………………………………………………………………………………………………………………………122
4.1.2 焓………………………………………………………………………………………………………………………………124
4.2 熵……………………………………………………………………………………………………………………………………………125
4.2.1 熵的概念与确定………………………………………………………………………………………………………125
4.2.2 熵与信息……………………………………………………………………………………………………………………128
4.3 自由能、自由焓和化学势¤ ……………………………………………………………………………………………………129
4.3.1 自由能与自由焓………………………………………………………………………………………………………129
4.3.2 化学势及其与自由焓的关系……………………………………………………………………………………130
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………133
第五章热力学第一定律………………………………………………………………………………………………………………135
5.1 热力学第一定律……………………………………………………………………………………………………………………135
5.1.1 功|{ 力学相互作用下转移的能量………………………………………………………………………135
5.1.2 热量|{ 热学相互作用下转移的能量……………………………………………………………………137
5.1.3 功、热量及内能之间的关系|{ 热力学第一定律………………………………………………138
5.2 热力学第一定律在关于物体性质讨论中的应用…………………………………………………………………140
5.2.1 物体的热容………………………………………………………………………………………………………………140
5.2.2 物体的内能和焓………………………………………………………………………………………………………141
5.2.3 实际气体的节流膨胀效应………………………………………………………………………………………145
5.3 热力学第一定律对理想气体的应用……………………………………………………………………………………152
5.3.1 理想气体的等体过程………………………………………………………………………………………………152
5.3.2 理想气体的等压过程………………………………………………………………………………………………154
5.3.3 理想气体的等温过程………………………………………………………………………………………………155
5.3.4 理想气体的绝热过程………………………………………………………………………………………………156
5.3.5 理想气体的多方过程………………………………………………………………………………………………163
5.4 循环过程和卡诺循环……………………………………………………………………………………………………………169
5.4.1 循环过程的概念、性质和效率…………………………………………………………………………………169
5.4.2 理想气体的卡诺循环及其效率………………………………………………………………………………174
5.4.3 内燃机的理想循环……………………………………………………………………………………………………176
5.4.4 制冷设备与制热设备………………………………………………………………………………………………178
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………180
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………182
第六章热力学第二定律和第三定律………………………………………………………………………………………189
6.1 可逆过程与不可逆过程…………………………………………………………………………………………………………189
6.1.1 可逆过程与不可逆过程的概念………………………………………………………………………………189
6.1.2 可逆过程与不可逆过程的举例及区分……………………………………………………………………190
6.2 热力学第二定律的两种语言表述…………………………………………………………………………………………191
6.2.1 热力学第二定律的克劳修斯表述……………………………………………………………………………192
6.2.2 热力学第二定律的开尔文表述………………………………………………………………………………192
6.2.3 克劳修斯表述与开尔文表述的等价性……………………………………………………………………192
6.3 热力学第二定律的数学表述…………………………………………………………………………………………………194
6.3.1 卡诺定理……………………………………………………………………………………………………………………194
6.3.2 热力学第二定律的数学表述……………………………………………………………………………………197
6.3.3 卡诺定理应用举例……………………………………………………………………………………………………198
6.4 熵与熵增加原理……………………………………………………………………………………………………………………200
6.4.1 熵的概念……………………………………………………………………………………………………………………200
6.4.2 熵变的计算………………………………………………………………………………………………………………202
6.4.3 熵增加原理………………………………………………………………………………………………………………210
6.5 熵和热力学第二定律的统计意义…………………………………………………………………………………………211
6.5.1 宏观熵与微观熵之间的关系……………………………………………………………………………………212
6.5.2 熵及热力学第二定律的统计意义……………………………………………………………………………215
6.6 自由能、自由焓、化学势及热力学基本方程¤ ……………………………………………………………………219
6.6.1 自由能………………………………………………………………………………………………………………………219
6.6.2 自由焓………………………………………………………………………………………………………………………222
6.6.3 热力学系统的态函数及其间的一些关系………………………………………………………………224
6.6.4 化学势………………………………………………………………………………………………………………………228
6.7 热力学第二定律的应用举例…………………………………………………………………………………………………229
6.7.1 热力学温标的建立……………………………………………………………………………………………………229
6.7.2 卡诺定理的另一种证明……………………………………………………………………………………………232
6.7.3 在均匀物质的热力学性质的讨论中的应用举例……………………………………………………235
6.7.4 化学反应热力学………………………………………………………………………………………………………237
6.8 热力学第三定律……………………………………………………………………………………………………………………239
6.8.1 规定熵的标准参考点的必要性………………………………………………………………………………239
6.8.2 选取熵的标准参考点的可能性………………………………………………………………………………239
6.8.3 标准参考点的选取及普朗克绝对熵………………………………………………………………………240
6.8.4 热力学第三定律………………………………………………………………………………………………………241
6.8.5 负温度¤ ………………………………………………………………………………………………………………………241
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………242
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………244
第七章近平衡态中的输运过程………………………………………………………………………………………………248
7.1 近平衡态中的输运过程及其宏观规律…………………………………………………………………………………248
7.1.1 黏滞现象及其宏观规律……………………………………………………………………………………………248
7.1.2 热量传输现象及其宏观规律……………………………………………………………………………………250
7.1.3 扩散现象及其宏观规律……………………………………………………………………………………………257
7.2 气体中输运现象的微观解释…………………………………………………………………………………………………260
7.2.1 输运过程中的流………………………………………………………………………………………………………260
7.2.2 黏滞、热传导和扩散现象的微观解释及相应系数的确定……………………………………262
7.3 稀薄气体中的输运现象…………………………………………………………………………………………………………266
7.4 布朗运动及其引起的扩散……………………………………………………………………………………………………268
7.4.1 布朗运动的理论描述………………………………………………………………………………………………268
7.4.2 布朗粒子的扩散举例………………………………………………………………………………………………270
7.5 非平衡过程中的一些常见现象和基本规律简介…………………………………………………………………271
7.5.1 分岔、分形与自相似结构…………………………………………………………………………………………272
7.5.2 耗散结构与自组织现象……………………………………………………………………………………………273
7.5.3 非平衡演化过程的一些基本规律¤ …………………………………………………………………………276
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………284
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………284
第八章液体和固体的基本性质………………………………………………………………………………………………288
8.1 液体和固体的概念与研究方法概述……………………………………………………………………………………288
8.1.1 液体和固体的概念与分类………………………………………………………………………………………288
8.1.2 液体和固体的微观结构及相应的研究方法……………………………………………………………290
8.2 液体和固体的彻体性质…………………………………………………………………………………………………………294
8.2.1 液体和固体的热容……………………………………………………………………………………………………294
8.2.2 液体和固体的压缩性质和热膨胀性质……………………………………………………………………297
8.3 液体和固体的输运性质…………………………………………………………………………………………………………299
8.3.1 黏滞性质……………………………………………………………………………………………………………………299
8.3.2 扩散性质……………………………………………………………………………………………………………………301
8.3.3 导热性质和导电性质………………………………………………………………………………………………303
8.4 液体表面的性质……………………………………………………………………………………………………………………306
8.4.1 表面与表面张力………………………………………………………………………………………………………307
8.4.2 表面张力系数……………………………………………………………………………………………………………309
8.4.3 表面能与表面内能……………………………………………………………………………………………………314
8.4.4 弯曲液面内外的压强差……………………………………………………………………………………………318
8.5 润湿现象与毛细现象……………………………………………………………………………………………………………324
8.5.1 润湿、不润湿及接触角……………………………………………………………………………………………324
8.5.2 毛细现象……………………………………………………………………………………………………………………331
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………337
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………338
第九章单元系的相变与复相平衡……………………………………………………………………………………………344
9.1 相、相变及相平衡的概念………………………………………………………………………………………………………344
9.1.1 相的概念与相稳定条件……………………………………………………………………………………………344
9.1.2 相变及其分类……………………………………………………………………………………………………………349
9.1.3 相平衡及相图……………………………………………………………………………………………………………353
9.2 单元系的复相平衡…………………………………………………………………………………………………………………354
9.2.1 单元系复相平衡的条件……………………………………………………………………………………………354
9.2.2 单元系复相平衡的性质……………………………………………………………………………………………355
9.3 一级相变及其基本特征…………………………………………………………………………………………………………360
9.3.1 常见一级相变概述……………………………………………………………………………………………………360
9.3.2 饱和蒸气压与饱和蒸气压方程………………………………………………………………………………364
9.3.3 相平衡曲线………………………………………………………………………………………………………………366
9.3.4 相平衡时两相的物质的量之间的关系……………………………………………………………………369
9.3.5 热力学函数的特征……………………………………………………………………………………………………370
9.3.6 相变和相分离的方式………………………………………………………………………………………………372
9.4 连续相变的基本特征及热力学描述……………………………………………………………………………………378
9.4.1 有序{ 无序相变概述………………………………………………………………………………………………378
9.4.2 超导相变及其热力学描述¤¤ ……………………………………………………………………………………380
9.4.3 液氦相变的基本特征¤ ………………………………………………………………………………………………385
9.5 相变的唯象理论¤ ……………………………………………………………………………………………………………………388
9.5.1 热力学势的特点与描述方案概述……………………………………………………………………………389
9.5.2 二级相变的朗道理论描述………………………………………………………………………………………390
9.5.3 二级和一级相变的朗道理论的统一描述………………………………………………………………394
9.5.4 相图的确定………………………………………………………………………………………………………………395
思考题……………………………………………………………………………………………………………………………………………398
习题…………………………………………………………………………………………………………………………………………………399
附录A 名词索引……………………………………………………………………………………………………………………………404
附录B 常见高斯积分表……………………………………………………………………………………………………………408
附录C 无法确定热力学势情况下确定系统相图的一个现代物理学研究实例
简介……………………………………………………………………………………………………………………………………409
部分习题参考答案……………………………………………………………………………………………………………………………413
主要参考书目………………………………………………………………………………………………………………………………………423
