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第一章热现象与热运动1

1.1热现象及其宏观理论1

二、热现象的宏观规律性1

一、热现象2

三、热现象的宏观理论3

1.2宏观物体的微观图象与热运动4

一、宏观物体是由大量分子组成的4

二、宏观物体内分子之间的间隙6

三、分子的热运动及其实验事实6

四、分子间的相互作用力8

1.3分子热运动中的一些典型数据13

一、热运动的混乱无序性13

二、气体分子平均速率与平均动能的估算14

三、碰撞频率与平均自由程16

1.4统计规律性与热现象的微观理论19

一、热运动的统计规律性19

二、热现象的微观理论22

习题24

第二章热力学第零定律与温度25

2.1热力学系统和状态25

一、热力学系统25

二、平衡态26

三、状态参量28

四、态函数29

2.2热力学第零定律31

一、热力学第零定律31

二、温度33

2.3温标35

一、经验温标35

二、理想气体温标37

三、热力学温标39

四、国际温标39

一、电阻温度计40

2.4常用温度计40

二、温差电偶42

三、光学高温计44

2.5状态方程45

一、理想气体45

二、混合理想气体50

三、实际气体51

四、简单固体和液体54

五、拉紧的金属丝57

六、液体表面膜60

七、可逆电池61

八、电介质62

九、顺磁质63

习题66

二、准静态过程68

一、弛豫时间68

3.1热力学过程68

第三章热力学第一定律与内能68

3.2功69

一、体积功69

二、功不是态函数71

三、等温压缩固体作的功73

四、等温拉伸弹性棒作的功75

五、表面张力的功76

六、可逆电池的功77

3.3热77

一、热的本质77

二、热与功的比较79

三、热容81

四、比热容的测量83

3.4热力学第一定律86

一、内能86

二、热力学第一定律的数学表述88

三、热力学第一定律的微分形式91

3.5第一定律应用于pV系统92

一、定容热容与内能92

二、定压热容与焓93

3.6第一定律应用于化学95

一、反应热95

二、热化学方程式96

三、热化学定律97

四、生成焓98

五、反应热与温度的关系100

3.7第一定律应用于理想气体102

一、理想气体的内能和焓102

二、理想气体的热容106

三、准静态绝热过程110

四、γ的测量113

五、气体中的声速115

3.8第一定律应用于开放系统117

一、热力学第一定律的普遍形式117

二、稳定流动能量方程120

三、稳定流动能量方程应用举例121

3.9第一定律应用于循环过程125

一、循环过程的热力学特性125

二、卡诺循环128

三、制冷循环131

习题134

第四章热力学第二定律与熵144

4.1热力学第二定律的经典表述144

一、热现象自发过程的不可逆性144

二、热力学第二定律的经典表述150

4.2卡诺定理及其应用154

一、卡诺定理155

二、可用能161

三、卡诺定理的应用163

一、热力学温标167

4.3热力学温标167

二、理想气体温标与热力学温标170

4.4克劳修斯等式与不等式170

4.5熵176

一、熵的定义176

二、熵与熵差的计算和举例179

三、热力学基本方程186

四、T—S图189

4.6熵增加原理191

一、熵增加原理191

二、熵增加原理的例证194

习题199

5.1热传导204

一、傅里叶定律204

第五章传热204

二、固体热传导的计算206

5.2热对流209

一、对流传热原理209

二、量纲分析法210

5.3热辐射213

一、热辐射的基本定律213

二、辐射传热的计算215

习题220

第六章低温的获得和热力学第三定律222

6.1焦耳－汤姆孙效应222

一、多孔塞实验222

二、焦耳－汤姆孙效应的解释226

三、反转温度227

6.2气体的液化229

一、液化气体的最小功230

二、林德循环232

三、克劳德循环234

6.31K以下温度的获得235

一、液氦减压235

二、稀释制冷机235

三、绝热去磁236

6.4热力学第三定律238

一、第三定律的表述238

二、两种表述的等效性240

习题243

第七章概率与统计基础知识245

7.1随机事件与概率概念245

一、随机现象与随机事件245

二、随机事件的几率247

三、简单几率的计算249

四、事件和与事件积的几率253

一、随机变量与概率分布函数255

7.2几率分布与统计平均255

二、连续随机变量与概率密度函数259

三、统计平均值261

四、统计系综263

7.3统计涨落现象264

一、统计涨落与散差264

二、近独立粒子系统及其相对涨落265

三、理想气体系统的分子数密度268

四、涨落现象实例271

7.4微观态与统计基本假设273

一、系统的宏观态与微观态273

二、顺磁性固体系统的宏观态与微观态276

三、宏观量与微观量279

四、等几率假设280

7.5熵与热力学第二定律的统计解释281

一、热力学几率281

二、熵的玻耳兹曼公式284

三、熵与无序288

7.6热平衡的统计解释与负温度292

一、热平衡的统计解释292

二、负温度294

习题298

第八章气体分子动理论与玻－麦分布律301

8.1气体分子动理论与理想气体压强公式301

一、气体分子动理论301

二、理想气体压强公式302

三、温度的统计解释304

四、光压306

8.2玻耳兹曼分布律及其应用307

一、玻耳兹曼分布律307

二、玻耳兹曼分布律的应用313

8.3麦克斯韦速度分布律及其应用315

一、麦克斯韦速度分布律315

二、分子速率分布律与三种分子速率318

三、泻流与分子束321

四、麦克斯韦速率分布律的实验验证325

8.4能量均分定理及其应用328

一、能量均分定理328

二、理想气体的内能与热容331

习题337

第九章输运过程的分子动理论基础341

9.1非平衡态与非平衡态过程341

一、平衡态与非平衡态341

二、无序向有序的转变344

9.2气体的热传导过程与能量输运347

一、热传导的实验规律347

二、气体系统热传导的微观解释349

三、微观理论所得结果的讨论351

9.3气体的粘滞性与动量输运352

一、粘滞性的实验规律353

二、气体粘滞性的微观解释354

三、理论结果的讨论355

9.4气体扩散现象与物质输运357

一、扩散现象的实验规律358

二、气体自扩散现象的微观解释359

三、理论结果的讨论360

四、稀薄气体的输运过程362

习题363

第十章固体366

一、晶面角守恒367

10.1晶体与非晶体367

二、各向异性368

三、晶体有确定的熔点369

10.2固体的微观结构与晶体的结合力371

一、晶体的微观结构371

二、长程有序与短程有序375

三、晶体粒子间的力与结合能377

一、晶体中粒子的热振动380

10.3晶体的热振动及其热学性质380

二、固体的热容382

三、固体的热膨胀与热传导387

四、热缺陷与扩散现象397

习题400

第十一章液体402

11.1液体的微观结构及液晶402

一、液体的微观结构402

二、液体分子的热运动403

三、液晶405

11.2液体的各种热学性质407

一、热容407

二、热膨胀408

三、热传导410

四、扩散410

一、表面张力与表面能411

11.3液体的表面现象411

二、液体表面层中分子所受的力417

三、弯曲液面下的附加压强418

四、液－固接触处发生的各种现象423

习题429

第十二章相变430

12.1单元复相系的平衡430

一、相与相变430

二、相平衡条件431

三、相图433

四、克拉珀龙方程436

12.2物质三态变化438

一、固液相变438

二、固气相变441

三、气液相变443

四、蒸气压方程447

五、相变的分类449

12.3临界点451

一、安德鲁斯实验451

二、临界态453

三、范德瓦耳斯等温线455

四、临界参量457

12.4*液氦和超流459

一、λ相变459

二、氦的相图461

三、超流动性462

四、喷泉效应464

12.5*超导电性464

一、零电阻现象464

二、迈斯纳效应468

三、高温超导体470

习题471

附录Ⅰ常用常数表475