热物理学导论(翻译版)

本书适用于大二至大三的热力学和统计力学课程，特点鲜明：1. 经典热力学和统计力学的篇幅平衡。宏观和微观的观点都有其优势，本书同时介绍和使用二者，而不过度强调其中一点。2. 内容循序渐进。首先是基础知识，然后是热力学应用，*后是统计力学应用。每章都介绍一两个强有力的工具，然后将其应用于各种现象，以突出*重要的物理原理。3. 风格较为轻松。本书写作风格类似于与学生交谈，很少使用被动句作严肃论证。4. 先修要求很少。在阅读本书之前，读者只需要学习一门使用了基础微积分的物理学入门课程即可，其他高等数学课程内容并非必要。5. 强调应用。本书强调了那些与现实世界相关的领域，包括凝聚态物理学、天体物理学、化学、地球科学、工程和日常生活。6. 适用性强。本书不仅适用于物理学专业学生，也适用于需要热物理学分析能力的相关专业学生。7. 适合单个学期的课程。尽管本书包含了大量的高阶内容（特别是在习题中），但教师仍可在每周3小时的单学期课程中涵盖所有基础知识和大部分应用。

全书分为三部分：第一部分介绍了热物理学基础知识；第二部分、第三部分分别详细介绍了热力学和统计力学知识以及它们在实践中的应用。本书优选的特点是形象易懂，讨论了绝大部分重要的应用：气体、液体、固体、磁体、热机、化学反应、玻色子和费米子等。本书可作为高等学校物理学、应用物理学等专业的教科书，也可供相关专业师生参考。

译序
前言
第一部分基础知识
第1章热物理学中的能量
1.1热平衡
1.2理想气体
1.2.1气体的微观模型
1.3能量均分定理
1.4功和热
1.5压缩做功
1.5.1理想气体的压缩
1.6热容
1.6.1潜热
1.6.2焓
1.7过程的速率
1.7.1热传导
1.7.2理想气体的热导率
1.7.3黏度
1.7.4扩散
第2章热力学第二定律
2.1双状态系统
2.1.1双状态顺磁体
2.2固体的爱因斯坦模型
2.3有相互作用的系统
2.4具有大量粒子的系统
2.4.1非常大的数字
2.4.2斯特林近似
2.4.3大型爱因斯坦固体的重数
2.4.4重数函数的锐度
2.5理想气体
2.5.1单原子分子理想气体的重数
2.5.2相互作用的理想气体
2.6熵
2.6.1理想气体的熵
2.6.2混合熵
2.6.3可逆和不可逆过程
第3章相互作用及其结果
3.1温度
3.1.1一个不实际的类比
3.1.2现实世界的例子
3.2熵和热
3.2.1预测热容
3.2.2测量熵
3.2.3熵的宏观解释
3.3顺磁
3.3.1记号与微观物理
3.3.2数值解
3.3.3解析解
3.4机械平衡与压强
3.4.1热力学恒等式
3.4.2再谈熵和热
3.5扩散平衡和化学势
3.6总结与展望
第二部分热力学
第4章热机与制冷机
4.1热机
4.1.1卡诺循环
4.2制冷机
4.3真实的热机
4.3.1内燃机
4.3.2蒸汽机
4.4真实的制冷机
4.4.1节流过程
4.4.2气体的液化
4.4.3迈向绝对零度
第5章自由能与化学中的热力学
5.1自由能与可用功
5.1.1电解、燃料电池和电池
5.1.2热力学恒等式
5.2自由能与到达平衡的驱动力
5.2.1广延量与强度量
5.2.2吉布斯自由能与化学势
5.3纯净物的相变
5.3.1钻石与石墨
5.3.2克劳修斯-克拉珀龙关系
5.3.3范德瓦耳斯模型
5.4混合物的相变
5.4.1混合物的吉布斯自由能
5.4.2互溶混合物的相变
5.4.3共晶系统的相变
5.5稀溶液
5.5.1溶剂与溶质的化学势
5.5.2渗透压
5.5.3熔点与沸点
5.6化学平衡
5.6.1固氮
5.6.2水的解离
5.6.3氧气在水中的溶解
5.6.4氢的电离
第三部分统计力学
第6章玻尔兹曼统计
6.1玻尔兹曼因子
6.1.1配分函数
6.1.2原子的热激发
6.2平均值
6.2.1顺磁
6.2.2双原子分子的转动
6.3能量均分定理
6.4麦克斯韦速率分布
6.5配分函数与自由能
6.6组合系统的配分函数
6.7再看理想气体
6.7.1配分函数
6.7.2预测
第7章量子统计
7.1吉布斯因子
7.1.1例子：一氧化碳中毒
7.2玻色子和费米子
7.2.1分布函数
7.3简并费米气体
7.3.1温度为零
7.3.2较小的非零温度
7.3.3态密度
7.3.4索末菲展开
7.4黑体辐射
7.4.1紫外灾难
7.4.2普朗克分布
7.4.3光子
7.4.4对所有模式求和
7.4.5普朗克谱
7.4.6总能量
7.4.7光子气体的熵
7.4.8宇宙背景辐射
7.4.9从洞中逃离的光子
7.4.10其他物体的辐射
7.4.11太阳和地球
7.5固体的德拜模型
7.6玻色-爱因斯坦凝聚
7.6.1真实世界中的例子
7.6.2为什么会发生？
第8章相互作用粒子组成的系统
8.1弱相互作用气体
8.1.1配分函数
8.1.2集团展开
8.1.3第二维里系数
8.2铁磁体的伊辛模型
8.2.1一维情况的解析解
8.2.2平均场近似
8.2.3蒙特卡罗模拟
附录A量子力学基础
A.1波粒二象性的证据
A.1.1光电效应
A.1.2电子干涉
A.2波函数
A.2.1不确定性原理
A.2.2线性独立的波函数
A.3具有确定能量的波函数
A.3.1盒子中的粒子
A.3.2谐振子
A.3.3氢原子
A.4角动量
A.4.1分子的转动
A.4.2自旋
A.5多粒子系统
A.6量子场论
附录B数学结论
B.1高斯积分
B.2伽马函数
B.3斯特林近似
B.4d维超球体的表面积
B.5量子统计中的积分
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参考数据
中文索引
英文索引