热物理学教程

绪论

第一章 热力学系统的平衡态和物态方程

1．1 热力学系统的平衡态及其描述

1．2 温度和温标

1．3 物态方程

1．4 物质的微观模型

1．5 理想气体压强与温度的微观意义

1．6 真实气体的物态方程

习题

第二章 热力学第一定律

2．1 功和热量

2．2 热力学第一定律

2．3 热容量和焓

2．4 焦耳定律

2．5 理想气体的准静态过程

2．6 循环过程和卡诺循环

习题

第三章 热力学第二定律与熵

3．1 热力学第二定律的表述及其实质

3．2 卡诺定理与热力学温标

3．3 克劳修斯等式和不等式

3．4 熵和热力学基本方程

3．5 熵增加原理

习题

第四章 均匀物质的热力学性质

4．1 自由能吉布斯函数

4．2 麦氏关系及其简单应用

4．3 气体的节流过程和绝热膨胀过程

4．4 基本热力学函数特性函数

4．5 平衡辐射的热力学性质

4．6 磁介质的热力学性质

习题

第五章 相变

5．1 物态和相

5．2 热动平衡判据

5．3 开系的热力学基本方程

5．4 单元系的复相平衡

5．5 临界点和气液两相的转变

5．6 表面相对相变的影响

5．7 相变的分类

习题

第六章 输运现象与非平衡态理论

6．1 非平衡态与非平衡过程

6．2 气体的热传导过程与能量输运

6．3 流体的黏滞性与动量输运

6．4 气体扩散现象与物质输运

习题

第七章 近独立粒子的最概然分布

7．1 粒子运动状态的描述

7．2 系统微观运动状态的描述

7．3 分布和微观状态

7．4 玻耳兹曼分布

7．5 玻色分布和费米分布

7．6 三种分布的关系

习题

第八章 玻耳兹曼统计

8．1 热力学量的统计表达式

8．2 理想气体的物态方程

8．3 麦克斯韦速度分布律

8．4 能量均分定理

8．5 理想气体内能和热容量的量子理论

8．6 理想气体的熵

8．7 固体热容量的量子理论

8．8 顺磁性固体

8．9 负温度状态

习题

第九章 玻色统计和费米统计

9．1 热力学量的统计表达式

9．2 弱简并理想玻色气体和费米气体

9．3 理想玻色气体的玻色一爱因斯坦凝聚

9．4 光子气体

9．5 金属中的自由电子气体

9．6 白矮星的质量极限

习题

第十章 系综理论

10．1 相空间刘维尔定理

10．2 微正则分布

10．3 微正则分布的热力学公式

10．4 正则分布

10．5 正则分布的热力学公式

10．6 实际气体的物态方程

10．7 固体的热容量

10．8 巨正则分布

lO．9 巨正则分布的热力学公式

10．10 液4He的性质和朗道超流理论

习题

附录一 常用常数表

附录二 常用积分公式

习题答案

参考文献 2100433B

适用于将“热学”及“热力学与统计物理学”两门课程整合为一门课程的应用物理专业或近物理专业学生使用。

全书共分为10章，其中热力学部分(宏观理论)占6章，统计物理部分(微观理论)占4章。内容包括：热力学系统的平衡态和物态方程；热力学第一定律及其应用；热力学第二定律与熵；均匀物质的热力学性质；相变；输运现象与非平衡态理论；近独立粒子的最概然分布；玻耳兹曼统计；玻色统计和费米统计；系综理论。

《热物理学教程》附有习题和部分参考答案。

是用统计方法研究由大量微观粒子组成的物质系统内部热运动规律及其对系统性质的影响。它是从物质的微观结构，即从分子、原子的运动和它们之间的相互作用出发，来研究热现象的规律，构成热现象的微观理论。统计物理学的前身是气体分子运动论。统计物理学是从宏观系统内部的微观结构出发，根据微观粒子所遵从的力学规律，用统计方法，将系统的宏观性质及其变化规律推导出来。所以，统计物理学与热力学两者之间可以相互补充。

热物理性质理想气体

把严格服从波义耳-马略特定律、盖·吕萨克定律和查理定律的想象的气体，称为“理想气体”。气体分子运动论的研究对象主要是气体物质系统。在通常情况下，气体中的分子本身所占的体积，比起气体分子所能自由活动的空间，即气体的体积是小得多的，所以分子本身的大小可忽略不计。例如，在温度为0℃、压强为1大气压下的气体，其密度不到液体的密度的千分之一。在某种情况下忽略气体分子本身的大小对我们研究的问题影响并不大。若在高温低压的情况下，将气体分子本身的大小忽略掉，则影响就更小。至于气体分子之间的相互作用力，由于它随着分子之间距离的增大而迅速地减小，故在一般常温、常压下，也可忽略不计气体分子之间存在着的分子力。也就是说，除了气体分子之间发生碰撞的瞬间之外，可认为气体分子之间是没有相互作用的。此外，也不考虑气体分子的内部结构，即认为分子在碰撞过程中不发生形变。若将气体分子视为刚体，而分子间的碰撞又是完全弹性碰撞，那么，气体分子就遵守动量守恒和动能守恒定律。符合上述要求的气体即称为理想气体。在通常的温度和压强下，理想气体和实际气体的性质差别并不太大。因此，所有的实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下，都可近似地看作理想气体。

玻义耳-马略特定律：

它反映气体的体积随压强改变而改变的规律。对于一定质量的气体，在其温度保持不变时，它的压强和体积成反比；或者说，其压强P 与它的体积V 的乘积为一常量，即

盖·吕萨克定律：

它反映了气体体积随温度变化而变化的规律。一定质量的气体，在保持压强不变的情况下，它的体积变化与温度变化成正比，与0℃时的体积成正比，即它的体积随着温度作直线变化，其数学表达式为

查理定律：

它反映了气体压强随温度变化而变化的规律。一定质量的气体，当其体积保持不变时，它的压强P 变化与温度T 的变化成正比，与0℃时气体的压强成正比，即压强随温度作直线变化，其数学表达式为

热物理性质理想气体状态方程

波义耳-马略特定律，盖·吕萨克定律及查理定律给出了一定质量的气体的三个参量P、V、T 中有一个保持不变时，另两个状态参量的变化规律。但是，在实际中，这三个参量往往是同时变化的。对于一定质量的理想气体，在平衡状态下，压强P、体积V 和温度T 之间存有一定的关系，可用两种形式来表示。其一是式中角码1和2分别代表系统所处的两个平衡态。其二是或者写成

植物生理学综合设计实验教程，ISBN：9787109165915，作者：

2100433B

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