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绪论 1

0.1热运动 2

0.2热学的发展 3

0.3热学的研究对象与方法 4

0.4热学的理论体系与思想 5

第1章 温度 7

1.1热力学系统的描述 8

1.1.1热力学系统 8

1.1.2热力学系统性质 9

1.1.3热力学系统的状态 10

1.2热力学第零定律 12

1.2.1热平衡和热力学第零定律 12

1.2.2温度 13

1.2.3温度世界 14

1.3温标及温度测量 16

1.3.1经验温标 16

1.3.2几种常用的温度计 17

1.3.3理想气体温标 21

1.3.4热力学温标及其他温标 23

1.4不同温度下物质的聚集状态 25

1.4.1固态 25

1.4.2液态与气态 27

1.5物态方程 28

1.5.1一般情形 28

1.5.2各向同性的固体与液体的状态方程 29

1.5.3气体状态方程 32

第2章 热运动统计规律 43

2.1物质的微观模型 44

2.1.1原子-分子论 44

2.1.2固体的微观特征 47

2.1.3液体的微观特征 50

2.1.4气体的微观特征 53

2.2描述大数粒子的统计方法 58

2.2.1决定论与概率论 58

2.2.2概率与概率分布函数 60

2.2.3统计平均值 63

2.2.4涨落现象 64

2.3理想气体的压强和温度 65

2.3.1理想气体的微观模型 66

2.3.2理想气体压强公式 67

2.3.3温度的统计意义 69

2.4范德瓦耳斯方程的微观图像 72

2.5麦克斯韦分布律 74

2.5.1速度空间与速度分布函数 75

2.5.2麦克斯韦速度分布律 76

2.5.3麦克斯韦速率分布律 77

2.5.4麦克斯韦速率分布律的应用 81

2.5.5麦克斯韦分布律的验证与推导 85

2.6玻耳兹曼分布律 89

2.6.1玻耳兹曼分布律 89

2.6.2气体分子在重力场中按高度的分布 90

2.6.3悬浮粒子按高度的分布 91

2.7能量均分定理及应用 92

2.7.1自由度 92

2.7.2能量均分定理 93

2.7.3理想气体的内能和热容 95

2.7.4经典极限 97

2.8经典统计对量子统计 98

2.8.1宏观状态与微观状态 98

2.8.2经典统计与量子统计对粒子微观状态的描述 99

2.8.3经典统计与量子统计对系统微观状态的描述 101

2.8.4量子统计向经典统计的过渡 105

附录2.1积分表 108

附录2.2误差函数简表 108

第3章 热与热传递 109

3.1热 110

3.1.1热相互作用 110

3.1.2热的本质 111

3.1.3热量 112

3.2物质的热性质与分子热运动 114

3.2.1物质热容量 114

3.2.2黏滞现象 117

3.2.3扩散现象 121

3.3表面现象与分子力 126

3.3.1界面与表面 126

3.3.2液体的表面张力 127

3.3.3润湿与毛细现象 132

3.3.4固体表面的吸附现象 134

3.4热传递 136

3.4.1热传导 136

3.4.2对流传热 138

3.4.3辐射传热 139

3.5传热与环境和生命现象 142

3.5.1太阳对地球的辐射能流 142

3.5.2大气环境中的热传递 144

3.5.3传热与生命现象 145

第4章 热力学第一定律 147

4.1热力学过程 148

4.1.1一般的热力学过程 148

4.1.2准静态过程 148

4.2功与热 150

4.2.1功相互作用 150

4.2.2准静态过程的功 151

4.2.3热功相当 154

4.3热力学第一定律 155

4.3.1能量守恒定律 155

4.3.2内能 157

4.3.3热力学第一定律的数学表述 159

4.4热力学第一定律对p-V系统的应用 161

4.4.1定容热容和内能 161

4.4.2定压热容和焓 161

4.4.3化学反应热 162

4.5理想气体的热力学过程 163

4.5.1焦耳实验 163

4.5.2理想气体的内能和焓 164

4.5.3理想气体的准静态过程 166

4.6焦耳-汤姆孙效应 173

4.6.1焦耳-汤姆孙实验 173

4.6.2焦耳-汤姆孙效应的初步解释 175

4.7循环过程与热机 176

4.7.1循环过程 176

4.7.2卡诺循环 178

4.7.3热机 180

第5章 热力学第二定律 187

5.1热力学第二定律的经典表述 188

5.1.1热力学过程的方向性 188

5.1.2热力学第二定律的经典表述 190

5.2卡诺定理及其应用 193

5.2.1卡诺定理 193

5.2.2卡诺定理的应用 195

5.3热力学温标 197

5.4热力学第二定律的熵表述 200

5.4.1克劳修斯不等式 200

5.4.2熵 203

5.4.3熵的计算 205

5.4.4熵增加原理 208

5.5熵的属性 211

5.5.1熵与无序程度 211

5.5.2熵与可用能量 216

5.5.3熵与时间方向 218

5.6热机与环境 219

5.6.1热机的能流 219

5.6.2热污染和空气污染 221

5.7非平衡态与非平衡过程 223

5.7.1近平衡的非平衡态 223

5.7.2远离平衡的非平衡态系统 225

第6章 相变与潜热 229

6.1相与相变 230

6.1.1相与态 230

6.1.2一级相变与潜热 231

6.1.3相变的物理机制 232

6.2气液相变 233

6.2.1蒸发与凝结 233

6.2.2沸腾 236

6.2.3湿空气与湿度 240

6.3固液及固气相变 241

6.3.1固液相变 241

6.3.2固气相变 242

6.4相平衡 243

6.4.1相平衡条件 243

6.4.2相图 245

6.4.3相平衡时的参量关系 247

6.5临界现象 251

6.5.1实际气体的等温线 251

6.5.2临界状态 252

6.5.3临界参数 254

第7章 非常规温度 257

7.1低温与极低温的获得 258

7.1.1低温获得 258

7.1.2极低温的获得 260

7.2热力学第三定律 262

7.2.1绝对零度 262

7.2.2零点问题 264

7.2.3负温度 265

7.3低温世界的奇异物性 267

7.3.1超流现象 267

7.3.2超导现象 269

7.3.3低温世界色彩纷呈 270

7.4高温条件下的物质 271

7.4.1温度与等离子体 271

7.4.2等离子体特有的性质 273

7.5等离子体的温度与热力学态 277

7.5.1等离子体的温度概念 277

7.5.2等离子体的热力学态 279

7.5.3等离子体分类 280

7.6等离子体应用 281

7.6.1高温等离子体聚变能应用 281

7.6.2低温等离子体的应用 285

习题 289

部分习题参考答案 310

参考书目 317

附录 热学中常用的物理常量 318

常用概念中英文索引 319