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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