《热学和热力学》

第一部分 基本概念2

第一章 温度2

1-1 宏观观点2

1-2 微观观点3

1-3 宏观观点与微观观点的对比4

1-4 热力学的范围4

1-5 热平衡5

1-6 温度的概念8

1-7 温度的测量10

1-8 几种温度计的比较13

1-9 气体温度计15

1-10 理想气体温度18

1-11 摄氏温标20

1-12 电阻测温术21

1-13 温差电偶22

1-14 1968年国际实用温标(IPTS-68)23

第二章 简单热力学体系28

2-1 热力学平衡28

2-2 纯物质的PV图31

2-3 纯物质的Pθ图33

2-4 PVθ面35

2-5 状态方程37

2-6 状态的微分变化38

2-7 数学定理40

2-8 张紧的金属丝43

2-9 表面膜44

2-10 可逆电池45

2-11 电解质板47

2-12 顺磁质棒48

2-13 强度量和广延量50

第三章 功54

3-1 功54

3-2 准静态过程55

3-3 流体静力学体系的功56

3-4 PV图58

3-5 功与路径有关59

3-6 准静态过程中的功60

3-7 金属丝长度变化过程中的功62

3-8 表面膜面积变化过程中的功63

3-9 可逆电池负荷变化过程中的功63

3-10 固体电解质极化变化过程中的功65

3-11 磁性固体磁化变化过程中的功66

3-12 小结69

3-13 合成体系69

第四章 热量和热力学第一定律75

4-1 功和热量75

4-2 绝热功77

4-3 内能函数80

4-4 热力学第一定律的数学表述81

4-5 热量的概念83

4-6 热力学第一定律的微分形式85

4-7 热容量及其测量86

4-8 水的热容量；卡91

4-9 流体静力学体系的方程92

4-10 热量的准静态流动；热库93

4-11 热传导95

4-12 热导率96

4-13 热对流98

4-14 热辐射；黑体99

4-15 基尔霍夫定律；辐射热101

4-16 斯忒藩-玻耳兹曼定律104

第五章 理想气体112

5-1 气体的状态方程112

5-2 气体的内能115

5-3 理想气体119

5-4 热容量的实验测定121

5-5 准静态绝热过程124

5-6 测定γ的Ruchhardt方法126

5-7 纵波速率130

5-8 声测温术134

5-9 微观观点136

5-10 理想气体的状态方程137

第六章 热机、致冷机与热力学第二定律151

6-1 功和热量的相互转换151

6-2 斯特林热机153

6-3 蒸气机156

6-4 内燃机158

6-5 热力学第二定律的开尔文-普朗克表述163

6-6 致冷机164

6-7 开尔文-普朗克表述与克劳修斯表述的等效性170

第七章 可逆性与开尔文温标176

7-1 可逆性和不可逆性176

7-2 外部的力学不可逆性177

7-3 内部的力学不可逆性179

7-5 化学不可逆性180

7-4 外部的和内部的热不可逆性180

7-6 可逆性的条件181

7-7 可逆绝热面的存在183

7-8 dQ的可积性188

7-9 λ的物理意义191

7-10 开尔文温标193

7-11 理想气体温度和开尔文温度的相等性196

第八章 熵201

8-1 熵的概念201

8-2 理想气体的熵203

8-3 TS图205

8-4 卡诺循环209

8-5 熵和可逆性211

8-6 熵和不可逆性212

8-7 熵和非平衡态216

8-8 熵增加原理219

8-9 熵原理的工程应用222

8-10 熵和无用能224

8-11 熵和无序227

8-12 熵和方向；绝对熵228

8-13 熵流和熵的产生229

第九章 纯物质240

9-1 焓240

9-2 亥姆霍兹函数和吉布斯函数244

9-3 两条数学定理246

9-4 麦克斯韦关系式248

9-5 TdS方程250

9-6 能量方程255

9-7 热容量方程257

9-8 定压热容量261

9-9 热膨胀系数263

9-10 压缩系数267

9-11 定容热容量271

第十章 相变：熔解、气化和升华279

10-1 一级相变；克拉珀龙方程279

10-2 熔解282

10-3 气化288

10-4 升华；基尔霍夫方程295

10-5 蒸气压常数298

10-6 蒸气压的测定302

第十一章 统计力学314

11-1 基本原理314

第二部分 基本概念的应用314

11-2 平衡分布318

11-3 A和β的含义321

11-4 配分函数325

11-5 理想单原子气体的配分函数328

11-6 能的均分330

11-7 分子速率的分布334

11-8 功和热量的统计解释338

11-9 无序，熵和信息340

第十二章 固体的热学性质347

12-1 非金属晶体的统计力学347

12-2 晶体的频谱353

12-3 非金属的热学性质357

12-4 金属的热学性质360

13-1 焦耳-开尔文效应373

第十三章 高级相变；临界现象373

13-2 焦耳-开尔文效应对气体液化的应用376

13-3 临界态384

13-4 临界点指数388

13-5 磁体系的临界点指数392

13-6 高级相变396

13-7 液氦和固氦402

第十四章 化学平衡410

14-1 道尔顿定律410

14-2 半透膜411

14-3 吉布斯定理412

14-4 惰性理想气体混合物的熵413

14-5 惰性理想气体混合物的吉布斯函数416

14-6 化学平衡417

14-7 非平衡态的热力学描述419

14-8 化学平衡条件421

14-9 力学稳定性条件423

14-10 单相的热力学方程425

14-11 化学势428

14-12 反应度430

14-13 反应平衡方程433

第十五章 理想气体反应439

15-1 质量作用定律439

15-2 平衡常数的实验测定440

15-3 反应热442

15-4 能斯特方程447

15-5 亲和势449

15-6 平衡的移动454

15-7 平衡时反应气体的热容量456

第十六章 复相系461

16-1 复相系的热力学方程461

16-2 无化学反应时的相律463

16-3 相律的简单应用467

16-4 有化学反应时的相律471

16-5 组元数的确定477

16-6 平衡的移动481

第十七章 若干专题489

17-1 伸长的金属线489

17-2 表面膜489

17-3 可逆电池491

17-4 燃料电池493

17-5 电解质495

17-6 热电现象497

17-7 导体中同时有电流和热流501

17-8 塞贝克效应和珀耳帖效应503

17-9 汤姆孙效应和开尔文方程506

17-10 温差电致冷509

17-11 光子体系的性质511

17-12 适用于光子的玻色-爱因斯坦统计513

17-13 光测高温计515

17-14 维恩定律和斯忒藩-玻耳兹曼定律517

17-15 辐射压；作为热力学体系的黑体辐射520

第十八章 离子的顺磁性和低温学532

18-1 原子的磁性532

18-2 磁离子分系统的统计力学536

18-3 磁离子分系统的磁矩541

18-4 磁离子分系统的热学性质548

18-5 用绝热去磁法产生毫度级温度552

18-6 低温测温术562

18-7 3He/4He稀释致冷器568

第十九章 核磁性、负温度和热力学第三定律575

19-1 磁核的极化575

19-2 核磁场减小产生纳度级温度580

19-3 负开尔文温度584

19-4 Pound,Purcell和Ramsey实验589

19-5 负温度热力学593

19-6 热力学第三定律594

附录A. 物理常数603

附录B. 拉格朗日乘子法604

附录C. 积分？的计算607

附录D. 黎曼？函数609

E-1 液氦Ⅱ的超流动性611

附录E. 超流动性和超导电性611

E-2 喷泉效应614

E-3 第二声619

E-4 第四声624

E-5 蠕变膜；第三声626

E-6 其他超流动性效应630

E-7 He3穿过超流体He4的运动634

E-8 超导电的转变温度636

E-9 Ⅰ型超导体的磁性质640

E-10 Ⅰ型超导体的热容量647

E-11 能隙651

E-12 Ⅱ型超导体655

参考书目662

习题选答664