热学

热物理学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响、以及热运动与其它各种运动形式之间相互转化的规律的物理学分支。 热物理学学科建立过程中的重大事件不乏科学技术发展历史上的里程碑，例如：能量守恒定律、熵增加原理是基本的物理学原理，蒸汽机是第一次工业革命的标志，内燃机是多数运输工具的动力源泉，制冷设备是目前科研、生产、生活的必需品，相、相变及相应的研究方法是目前表征和揭示物质起源和结构的基本方法等等。 本书是为大学物理系热学课程编写的的教材，系统简明地介绍热运动的基本性质、规律以及热物理学研究的基本方法及其应用，其内容分七章：第一章介绍热力学系统及平衡态的基本概念和状态方程，第二章介绍热平衡系统中微观粒子按微观运动状态的统计分布，第三章介绍偏离平衡态不太的系统中的输运现象及其本质，第四章和第五章介绍热力学过程的动力学规律，第六章介绍液体的基本性质，第七章介绍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方法。并配置230多道习题，其中相当一部分具有研究层面的意味，由之可以加强训练、提高能力。 本书对材料内容的选取,力求系统全面，着重理论与应用的有机结合；对论述分析力求循序渐进、准确严谨，着重物理图像和知识体系的建立，并适时联系前沿研究现状。整体以求窥得物理学"见物讲理、依理造物"的学科真谛，相信读者自容易领略其中别样之处。

全书共分7章，各章内容包括：1.热力学系统的平衡态及状态方程；2.热平衡态下微观状态的统计分布律；3.近平衡态中的输运过程；4.热力学第一定律；5.热力学第二定律和第三定律；6.液体的性质；7.单元系的相变与复相平衡，本书附有习题和部分参考答案。本书可作为高等学校物理类各专业“热学”的教材或教学参考书。

第一章 热力学系统的平衡态及状态方程
1.1 物质结构的基本图像
1.1.1 物质结构的原子分子学说
1.1.2 物质分子处于不停顿的无规则运动状态
1.1.3 分子之间存在相互作用
1.2 热力学系统及其状态参量
1.2.1 热力学系统及其分类
1.2.2 热力学系统的状态参量
1.3 平衡态的概念
1.4 温度与温标
1.4.1 温度的概念
1.4.2 温度相同的判定原则——热力学第零定律
1.4.3 温度高低的数值标定——温标
1.5 状态方程及一些系统的状态方程的唯象确定
1.5.1 状态方程的基本概念
1.5.2 理想气体的状态方程
1.5.3 实际气体状态方程简介
1.5.4 确定状态方程的唯象方法的一般讨论
1.6 理想气体状态方程的初级微观理论
1.6.1 理想气体的微观模型
1.6.2 理想气体的压强公式
1.6.3 温度的本质
习题
第二章 热平衡态下微观状态的统计分布律
2.1 统计规律与分布函数的概念
2.1.1 事件及其概率
2.1.2 统计规律及其伽尔顿板实验演示
2.1.3 随机变量与分布函数
2.1.4 一些常见的分布律
2.2 麦克斯韦分布律
2.2.1 速度空间与速度分布律的概念
2.2.2 麦克斯韦速度分布律和速率分布律
2.2.3 麦克斯韦分布律的实验检验
2.2.4 麦克斯韦分布律的一些应用举例
2.3 麦克斯韦-玻尔兹曼分布律
2.3.1 重力场中微粒密度随高度的等温分布
2.3.2 玻尔兹曼密度分布律及麦克斯韦-玻尔兹曼分布律
2.4 能量均分定理与热容量
2.4.1 分子的自由度
2.4.2 能量均分定理
2.4.3 理想气体的内能及热容量
2.4.4 固体的内能及热容量
2.5 粒子按微观运动状态的分布规律
2.5.1 微观粒子运动状态的描述及微观粒子系统的分类
2.5.2 三类系统的微观态数目
2.5.3 近独立粒子系统的粒子按能量的最概然分布
2.6 气体分子的碰撞及其概率分布
2.6.1 气体分子的平均自由程与平均碰撞频率
2.6.2 气体分子碰撞的概率分布
习题
第三章 近平衡态中的输运过程
3.1 近平衡态中的输运过程及其宏观规律
3.1.1 黏滞现象及其宏观规律
3.1.2 热传导现象及其宏观规律
3.1.3 扩散现象及其宏观规律
3.2 气体中输运现象的微观解释
3.2.1 输运过程中的流
3.2.2 黏滞、热传导及扩散现象的微观解释及相应系数的确定
3.3 稀薄气体中的输运现象
3.4 布朗运动及其引起的扩散
3.4.1 布朗运动的理论描述
3.4.2 布朗粒子的扩散举例
3.5 非平衡过程中的一些常见现象简介
3.5.1 分岔、分形与自相似结构
3.5.2 耗散结构与自组织现象
习题﹒
第四章 热力学第一定律
4.1 热力学过程和准静态过程
4.1.1 热力学过程及准静态过程的概念
4.1.2 实现准静态过程的可能性及条件
4.2 热力学第一定律
4.2.1 能量守恒定律
4.2.2 功——力学作用下转移的能量
4.2.3 热量——热学相互作用下转移的能量
4.2.4 内能——热力学系统的内部能量
4.2.5 功、热量及内能间的关系——热力学第一定律
4.3 热力学第一定律在物体性质描述中的简单应用
4.3.1 物体的热容量
4.3.2 物体的内能和焓
4.3.3 焦耳定律及其实验检验
4.4 热力学第一定律对理想气体的应用
4.4.1 理想气体的等体过程
4.4.2 理想气体的等压过程
4.4.3 理想气体的等温过程
4.4.4 理想气体的绝热过程
4.4.5 理想气体的多方过程
4.5 循环过程和卡诺循环
4.5.1 循环过程的概念、性质和效率
4.5.2 理想气体的卡诺循环及其效率
4.5.3 内燃机的理想循环
4.5.4 制冷设备与制热设备
习题
第五章 热力学第二定律和第三定律
5.1 可逆过程与不可逆过程
5.1.1 可逆过程与不可逆过程的概念
5.1.2 可逆过程与不可逆过程举例及区分
5.2 热力学第二定律的两种语言表述
5.2.1 热力学第二定律的克劳修斯表述
5.2.2 热力学第二定律的开尔文表述
5.2.3 克劳修斯表述与开尔文表述的等价性
5.3 热力学第二定律的数学表述
5.3.1 卡诺定理
5.3.2 热力学第二定律的数学表述
5.3.3 卡诺定理应用举例
5.4 熵与熵增加原理
5.4.1 熵的概念
5.4.2 熵变的计算
5.4.3 熵增加原理
5.5 熵及热力学第二定律的统计意义
5.5.1 微观熵——玻尔兹曼熵
5.5.2 微观熵与宏观熵的关系
5.5.3 熵及热力学第二定律的统计意义
5.5.4 熵与信息
5.6 热力学第二定律的应用举例
5.6.1 卡诺定理的另一种证明
5.6.2 热力学温标的建立
5.7 自由能、自由焓、化学势及热力学方程
5.7.1 自由能
5.7.2 自由焓
5.7.3 热力学系统的态函数及其间的一些关系
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