《理论物理 第5册 热力学，气体运动论及统计力学》

第一部 热力学1

第一章 引论1

1．一些巨观的观念：平衡态，态函数，温度，热力学第零定律1

(1)物理系统1

(2)平衡态2

(3)态函数2

(4)热力学第零定律3

(5)温度4

(6)态函数与非态函数5

2．一些巨观的系数9

3．外延量与内含量12

第二章 热力学第一定律15

1．第一定律：能之守恒15

2．第一定律的应用：气体的比热16

3．焓20

4．绝热过程；比热cp，cv23

5．第一定律於热力化学之应用27

第三章 热力学第二定律31

1．可逆及不可逆过程32

2．热力学第二定律36

3．Carnot循环过程37

4．绝对温度标39

5．熵41

6．可逆的绝热过程45

7．熵与第二定律46

8．气体扩散混合之熵改变51

9．热力学函数与第二定律55

10．第二定律的应用62

11．Jouie-Thomson实验——冷却机原理68

12．磁性70

附录：热力学函数80

第四章 热力平衡87

1．热力平衡的条件87

2．外力场下的热力平衡89

3．相转变94

(1)第一阶相转变：饱和蒸气压力与温度之关系97

(2)第二阶相转变102

4．相转变——Van der Waals气体104

5．Gibbs之相定则109

6．化学反应平衡——质量作用(mass action)定律116

(1)质量作用定律117

(2)Van t Hoff 反应等压式120

(3)Braun-Le Chatelier原理121

(4)Van t Hoff反应等体积式123

7．光谱之恒星分类——Saha氏理论124

1．积分因子127

第五章 第二定律之Caratheodory氏式127

2．积分因子存在之条件：几何解释132

3．Caratheodory之热力学第二定律135

4．△S≥0138

第六章 第三定律141

第二部 气体运动论151

第七章 气体运动论151

1．气体的压力、温度、动能152

2．能之等分配原理(equipartition of energy)153

3．平均自由径，移动率(mobility)163

4．均功(virial)定理——气态方程式168

5．分子速度分布——Maxwell分布173

附录：van der Waals气体方程式178

第八章 Boltzmann方程式及H定理183

1．Boltzmann方程式183

2．Boltzmann方程式之不可逆性——H定理188

3．平衡态190

4．H定理，热力学与不可逆性194

Loschmidt及Zermelo之批评196

1．输运(transport)现象205

第九章 气体之热传导，粘性及扩散205

2．热之传导208

3．粘性209

4．扩散213

5．其他不可逆过程216

第十章 Brownian运动219

1．Fokker-Planck方程式219

2．Perrin实验223

3．Langevin的方法224

1．气体运动方程式227

第十一章 Boltzmann方程式之解：输运系数227

2．Boltzmann方程式之解：Chapman-Enskog法233

3．Boltzmann方程式——若干基本问题241

(1)高密度的气体242

(2)起伏的问题242

(3)Boltzmann方程式的基础243

第十二章 气体之运动—统计理论247

1．Liouville方程式及系综247

2．Bogoliubov，Born，Green，Kirkwood，Yvon方程式系252

3．B．B．G．K．Y方程式系之解：多时标方法258

4．游离体(plasma)的运动方程式261

第十三章 不可逆热力学引论269

1．熵之产生，热传导269

2．热电现象273

(1)Peltier效应273

(2)Thomson效应274

(3)Seebeck效应275

3．不可逆热力学——热电现象279

4．Onsager互易关系284

1．Markov过程287

第十四章 机率，Markov过程与不可逆性287

2．起伏散逸关系(fluctuation-dissipation theorem)；Brownian运动291

3．机率与时间的矢向—不可逆性294

4．“主方程式”(Master Equation)299

第三部 统计力学305

第十五章 机率引论305

1．机率观念305

2．机率，平均值306

3．连继变数之机率310

4．中心极限定理(central limit theorem)313

5．起伏现象315

第十六章 统计力学——Maxwell-Boltzmann理论323

1．分子密度之分布324

2．速度的分布问题——机率与熵329

3．“最可能态”(the most probable state)：μ空间法332

4．г空间法及Ergodic假定340

5．统计力学与不可逆过程346

6．机率舆热力学347

7．总结354

第十七章 Darwin及Fowler平均值法359

1．平均值359

2．Darwin-Fowler法与热力学365

第十八章 统计力学——系综理论371

1．Gibbs之系综理论373

(1)微正则系综374

(2)正则系综376

(3)大正则系综378

2．系综理论，热力学熵定律及气体运动论之H定理383

3．微正则系综舆热力学387

4．正则系综与热力学389

5．大正则系综399

6．Maxwell-Boltzmann，Darwin-Fowler，Gibbs三种统计力学404

第十九章 Boltzmann，Bose-Einstein及Fermi-Dirac统计409

1．引言409

2．Bose统计——黑体辐射Planck公式412

3．Bose-Einstein统计414

4．Fermi-Dirac统计417

5．三种统计的关系——Brillouin法419

6．简并(degenerate)系统421

(1)弱简併424

(2)强简併之Bose-Einstein气体424

(3)Einstein凝结425

(4)强简併之Fermi-Dirac系统427

7．金属中之电子，原子分子中之电子431

8．量子统计对金属电子输运问题之应用434

9．量子统计对电热现象之应用442

1．引言451

第二十章 量子统计与量子力学451

2．Fermi-Dirac统计455

3．Bose-Einstein统计458

4．Boltzmann统计459

第二十一章 微观的可逆性与巨观的不可逆性461

1．导言461

2．热力学与第零定律464

3．巨观观点的机率性及不可逆性466

4．由微观描述至巨观描述：收缩法467