热力学与统计物理学

前言

第1章热力学基本规律

1.1热力学系统热力学平衡态

1.2热力学第零定律温度

1.3物态方程

1.4准静态过程功

1.5热力学第一定律内能

1.6热力学第二定律

1.7熵和熵增加原理

习题

第2章热力学特性函数法及其应用

2.1特性函数

2.2特性函数的特征麦克斯韦关系

2.3开系的热力学基本方程和热力学公式

2.4特性函数法的应用

2.5最大功原理

2.6热力学第三定律

习题

第3章相平衡和化学平衡

3.1热动平衡判据

3.2单元二相系的平衡克拉珀龙方程

3.3气液两相的转变临界点和对应态定律

3.4二级相变厄任费斯脱方程

3.5朗道二级相变理论

3.6液HeⅡ与二流体模型

3.7表面效应对相平衡的影响液滴的形成

3.8超导态一正常态的相变及其热力学理论

3.9临界现象和临界指数

3.10多元复相系的平衡条件吉布斯相律

3.11化学反应平衡条件质量作用定律

习题

第4章不可逆过程热力学

4.1描述方法和局域平衡条件

4.2反应扩散方程

4.3熵平衡方程局域熵增率

4.4线性唯象律昂萨格倒易关系

4.5最小熵产生定理

4.6应用

习题

第5章统计物理学基础

5.1统计规律性

5.2概率分布

5.3统计平均值

5.4二项式分布及其近似表达式

5.5等概率原理

5.6近独立粒子运动状态和系统微观状态的描述

5.7近独立粒子系统的宏观态分布与微观状态数

5.8近独立粒子系统的最概然分布

习题

第6章系综理论

6.1系统微观状态的描述r空间

6.2统计系综刘维尔定理

6.3微正则系综

6.4正则系综

6.5等温等压系综

6.6巨正则系综开系的热力学公式

6.7量子统计系综的概率分布

6.8统计算符■

习题

第7章系综理论和经典热力学系统

7.1正则分布对近独立粒子系的应用玻尔兹曼分布

7.2能量均分原理和近独立粒子系的比热容

7.3电介质中电偶极子的统计性质

7.4非理想气体物态方程的近似形式

7.5非理想气体物态方程的集团展开

7.6径向分布函数和热力学量的表示式

习题

第8章量子统计

8.1热辐射的经典统计理论

8.2普朗克的量子论和热辐射公式

8.3玻色一爱因斯坦分布和费米一狄拉克分布

8.4气体比热容的量子统计理论

8.5德拜固体比热容理论米一格林艾森方程

8.6顺磁物质的磁性

8.7负绝对温度

8.8量子理想气体的热力学性质

8.9理想玻色气体在低温和高密度下的特性玻色一爱因斯坦凝聚

8.10光子气体与热辐射

8.11声子气体准粒子

8.12理想费米气体在低温和高密度下的特性

8.13金属表面的热电子发射

习题

第9章涨落理论和涨落耗散定理

9.1斯莫卢霍夫斯基一爱因斯坦方法爱因斯坦涨落公式

9.2光的散射

9.3一般的涨落公式

9.4空间相关函数

9.5临界点附近的涨落相关函数

9.6布朗运动时间相关函数

9.7R_1电路中的热噪声和灯丝电子发射的热噪声

9.8涨落耗散定理

习题

第10章非平衡态统计理论

10.1玻尔兹曼方程及其弛豫时间近似

10.2玻尔兹曼积分微分方程

10.3玻尔兹曼H定理

10.4气体的黏滞现象

10.5金属电子气的电导和热导

10.6昂萨格倒易关系的证明

习题

参考书及文献

附录

附录Ⅰ热力学常用的数学公式

附录Ⅱ概率论

附录Ⅲ统计物理学常用的公式

附录Ⅳ费米统计和玻色统计中几个常用积分

习题答案

　　在科学技术发展进入跨时代之际，人类的知识在迅速增长的形势下，作为理论物理课之一的热力学与统计物理的改革的主要方向应该是精简篇幅、完善理论课程体系。在这个思想指导下，本书的热力学部分是从几个基本定律出发给出热力学定律的微分方程，进而导出能够完全描述系统的特征函数，然后讨论特征函数的测定和应用。相应的统计物理部分，从等概率原理出发导出完全描述系统的配分函数，然后讨论配分函数的应用，以及它与系统相应热力学特征函数的关系。　　本教材是参照综合性大学物理系本科热力学与统计物理课程教学大纲编写的。全书共10章，系统地阐述热力学和统计物理学的基本规律、基本理论和方法，分别从宏观上和微观上描述热力学系统的热现象和热性质。各章的主要内容是：第1、2章热力学基本概念，第零、第一、第二和第三定律，特性函数法；第3章相平衡和相变的热力学理论，化学热力学；第4章线性不可逆过程热力学；第5章统计规律性，概率分布，等概率原理，近独立粒子系统计方法；第6章系综理论；第7、8章系综理论对经典系统和量子系统的应用，第9章涨落理论，相关函数，线性响应和涨落耗散定理；第10章近平衡的非平衡统计理论。部分章节后面给出例题，每章后面附有习题并给出答案。　　本书可作为理工科大学和师范大学物理专业或相近专业的教材和参考书，也可供有关研究生、教师等参考。