目錄
第一版序
前言
第一版前言
第1章 分子動(dòng)理論/1
1.1 物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和物態(tài)/1
1.1.1 物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)/1
1.1.2 物質(zhì)的狀態(tài)和特點(diǎn)/2
1.1.3 熱力學(xué)系統(tǒng)/2
1.2 氣體分子的數(shù)量級(jí)/3
1.2.1 阿伏伽德羅定律/3
1.2.2 氣體分子的特征參數(shù)/3
1.3 布朗運(yùn)動(dòng)/5
1.3.1 現(xiàn)象/5
1.3.2 定性解釋/6
1.3.3 定量解釋/6
1.4 氣體分子的作用力 理想氣體/7
1.4.1 分子之間的作用力/7
1.4.2 分子間的勢(shì)能與幾種模型/8
1.4.3 理想氣體模型/11
1.5 分子運(yùn)動(dòng)的速率分布/11
1.5.1 分子按速率的分布/12
1.5.2 速率分布函數(shù)/13
1.5.3 三種速率/14
1.6 分子間的碰撞 平均自由程/16
1.6.1 分子碰撞截面/16
1.6.2 平均自由程 碰撞頻率/17
1.7 能量均分定理 分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與勢(shì)能/18
1.7.1 能量均分定理/18
1.7.2 分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與勢(shì)能/20
1.7.3 內(nèi)能/21
1.8 壓強(qiáng)與溫度的微觀解釋/22
1.8.1 單位時(shí)間內(nèi)碰在單位面積上的平均分子數(shù)/22
1.8.2 計(jì)算氣體壓強(qiáng)的簡(jiǎn)單模型/23
1.8.3 壓強(qiáng)與溫度的微觀意義/24
習(xí)題/25
第2章 氣體系統(tǒng)的狀態(tài)和氣體的性質(zhì)/29
2.1 熱力學(xué)系統(tǒng)與環(huán)境/29
2.1.1 系統(tǒng)的分類/30
2.1.2 熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀參量/30
2.1.3 廣延量和強(qiáng)度量/32
2.2 系統(tǒng)的平衡態(tài)與穩(wěn)定態(tài)/33
2.2.1 系統(tǒng)的平衡態(tài)與非平衡態(tài)/33
2.2.2 平衡態(tài)與穩(wěn)定態(tài)/33
2.3 壓強(qiáng)/34
2.3.1 液體的壓強(qiáng)/34
2.3.2 氣體的壓強(qiáng)/36
2.4 熱力學(xué)等變定律 溫度/41
2.4.1 熱接觸與熱平衡/41
2.4.2 熱平衡定律——熱力學(xué)等變定律/41
2.4.3 溫度的定義/42
2.5 溫標(biāo)/42
2.5.1 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)/42
*2.5.2 熱力學(xué)溫標(biāo)簡(jiǎn)介/47
*2.5.3 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)/48
2.6 理想氣體的實(shí)驗(yàn)定律/49
2.6.1 玻意耳定律/49
2.6.2 蓋呂薩克定律/49
2.6.3 查理定律/49
2.7 理想氣體的狀態(tài)方程/52
2.7.1 理想氣體狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式/52
2.7.2 普通氣體常量與玻爾茲曼常量/53
2.7.3 理想氣體狀態(tài)方程的其他形式以及各參量之間的關(guān)系/53
2.7.4 理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用/55
2.7.5 多系統(tǒng)時(shí)的狀態(tài)方程/60
2.8 混合理想氣體的狀態(tài)方程/62
2.8.1 道爾頓分壓定律/62
2.8.2 體積百分比/62
2.8.3 混合理想氣體的狀態(tài)方程/63
*2.9 實(shí)際氣體的狀態(tài)方程/66
習(xí)題/67
第3章 熱力學(xué)第一定律/74
3.1 熱力學(xué)過程/74
3.1.1 熱力學(xué)過程的概念/74
3.1.2 非靜態(tài)過程/75
3.1.3 準(zhǔn)靜態(tài)過程/75
3.1.4 四種特殊的準(zhǔn)靜態(tài)過程/76
3.1.5 泊松公式/77
3.1.6 多方過程與非多方過程/80
3.1.7 熱力學(xué)過程中的溫度變化/80
3.2 熱力學(xué)過程中的體積功/82
3.2.1 體積功的概念/82
3.2.2 幾種特殊熱力學(xué)過程的功/84
3.3 熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能/86
3.3.1 分子動(dòng)理論中的能的定義/86
3.3.2 焦耳定律 理想氣體的定義/87
3.3.3 理想氣體的內(nèi)能及內(nèi)能變化/87
3.4 熱力學(xué)過程的熱量/89
3.4.1 熱量的本質(zhì)/90
3.4.2 焦耳的貢獻(xiàn)/91
3.4.3 熱、功和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化/92
3.4.4 過程量與狀態(tài)量/92
3.5 熱力學(xué)第一定律/93
*3.5.1 歷史溯源/93
3.5.2 熱力學(xué)第一定律的表述形式/94
3.5.3 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式/94
3.5.4 舉例/95
*3.5.5 第一類永動(dòng)機(jī)/96
3.6 熱容/97
3.6.1 熱容的定義/97
3.6.2 等容過程的熱容/98
3.6.3 焓 等壓過程的熱容量/99
3.6.4 等容熱容與等壓熱容的關(guān)系/101
3.7 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用/102
3.7.1 四種特殊熱力學(xué)過程的定性分析/102
3.7.2 四種特殊熱力學(xué)過程的定量分析/105
3.8 循環(huán)過程/114
3.8.1 正循環(huán)與熱機(jī)/114
3.8.2 逆循環(huán)/116
*3.8.3 蒸汽機(jī)簡(jiǎn)介/117
*3.8.4 內(nèi)燃機(jī)/119
習(xí)題/120
第4章 熱力學(xué)第二定律/128
4.1 自然過程/129
4.1.1 理想氣體的絕熱自由膨脹/129
4.1.2 自然過程的方向/130
4.2 可逆過程與不可逆過程/130
4.2.1 可逆過程/130
4.2.2 自然界的實(shí)際過程都是不可逆的/131
4.2.3 可逆過程和準(zhǔn)靜態(tài)過程/132
4.3 熱力學(xué)第二定律的兩種文字表述/132
4.3.1 克勞修斯表述/132
4.3.2 開爾文表述/133
*4.3.3 第二類永動(dòng)機(jī)/134
4.3.4 兩種表述的關(guān)系/137
4.3.5 各種不可逆過程是互相關(guān)聯(lián)的/139
4.4 卡諾定理 熱力學(xué)溫標(biāo)/140
4.4.1 卡諾定理/140
4.4.2 熱力學(xué)溫標(biāo)/142
4.4.3 熱力學(xué)第三定律 負(fù)溫度/143
4.4.4 關(guān)于各種溫標(biāo)的小結(jié)/143
4.5 熱力學(xué)概率/144
4.5.1 熱現(xiàn)象的微觀解釋/144
4.5.2 宏觀量是相應(yīng)微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值/146
4.5.3 微觀配容與宏觀分布/146
4.5.4 宏觀分布和微觀配容數(shù)的計(jì)算/147
4.5.5 等概率原理/148
4.5.6 熱力學(xué)概率/148
4.5.7 自發(fā)過程中的熱力學(xué)概率總是增大的/149
4.6 熵 熵增加原理/150
4.6.1 玻爾茲曼關(guān)系/150
4.6.2 熵的物理意義/152
*4.6.3 信息熵/152
4.6.4 熵增加原理/153
4.7 熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式/153
4.7.1 克勞修斯熵/153
*4.7.2 熵差的計(jì)算/155
習(xí)題/156
第5章 固體和液體的性質(zhì)/158
5.1 物質(zhì)的物態(tài)/158
5.1.1 物態(tài)/158
5.1.2 氣液固三態(tài)的特點(diǎn)/159
5.1.3 液晶/160
*5.1.4 流變學(xué)/160
*5.1.5 凝聚態(tài)物理/161
5.2 固體的性質(zhì)簡(jiǎn)介/162
5.2.1 晶體/162
5.2.2 非晶體/164
5.3 液體的微觀結(jié)構(gòu)/166
5.3.1 液體的微觀結(jié)構(gòu)及分子熱運(yùn)動(dòng)/166
5.3.2 液體分子的熱運(yùn)動(dòng)與作用能/167
5.4 液體的物體性質(zhì)/168
5.4.1 液體的壓縮/168
5.4.2 液體的熱膨脹/168
5.4.3 液體的熱容/168
5.4.4 擴(kuò)散/168
5.4.5 熱傳導(dǎo)/169
5.4.6 黏滯/169
5.5 液體的表面性質(zhì)/169
5.5.1 表面張力/169
5.5.2 彎曲液面的附加壓強(qiáng)/176
5.6 潤(rùn)濕與毛細(xì)現(xiàn)象/179
5.6.1 潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕現(xiàn)象/179
5.6.2 接觸角/180
5.6.3 毛細(xì)現(xiàn)象/182
習(xí)題/185
第6章 相變/189
6.1 物態(tài)變化 相變/189
6.1.1 物態(tài)變化/189
6.1.2 相 相變/190
6.1.3 一級(jí)相變/191
6.2 液-氣相變/192
6.2.1 汽化和液化/192
6.2.2 蒸發(fā) 飽和蒸氣壓/193
6.2.3 沸騰/198
6.2.4 蒸發(fā)與沸騰的比較/200
6.2.5 氣體的液化/200
6.2.6 汽化曲線或液化曲線/202
6.2.7 汽化熱和液化熱/202
6.2.8 空氣的濕度/204
6.3 固-液相變/206
6.3.1 熔化與凝固/206
6.3.2 影響熔點(diǎn)的因素/207
6.3.3 熔化熱 凝固熱/207
6.3.4 熔化曲線/208
6.4 固-氣相變/211
6.4.1 升華與凝華/211
6.4.2 升華熱和凝華熱/211
6.4.3 升華曲線/212
6.5 三相圖和三相點(diǎn)/212
6.5.1 三相圖/212
6.5.2 三相點(diǎn)/213
6.5.3 相變潛熱/214
習(xí)題/215
第7章 弱耦合系統(tǒng)中的玻爾茲曼分布律/218
7.1 弱耦合系統(tǒng)中的分子/219
7.1.1 弱耦合系統(tǒng)/219
7.1.2 幾何空間與速度空間/219
7.2 玻爾茲曼分布律/219
7.2.1 玻爾茲曼分布律的一般表達(dá)式/219
7.2.2 六維空間體元中的分子數(shù)/221
7.3 重力場(chǎng)中微粒按高度的分布/221
7.3.1 大氣分子密度度/221
7.3.2 等溫大氣壓公式/223
7.3.3 懸浮微粒按高度的分布/223
7.4 麥克斯韋速度及速度分量的分布律/225
7.4.1 麥克斯韋速度分布律/225
7.4.2 麥克斯韋速度分量的分布函數(shù)/225
7.4.3 麥克斯韋速度及速度分量分布函數(shù)的歸一化/226
7.5 麥克斯韋速率分布律/226
7.5.1 麥克斯韋速率分布律的數(shù)學(xué)表達(dá)式/226
7.5.2 麥克斯韋速率分布律的特征/227
7.5.3 麥克斯韋速率分布律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證/229
*7.6 相對(duì)于vp的速度分量分布函數(shù)以及速率分布函數(shù)/230
7.6.1 無量綱的麥克斯韋速度分量分布函數(shù)/230
7.6.2 無量綱的麥克斯韋速率分布律/231
*7.7 麥克斯韋速率分布律的應(yīng)用/232
7.7.1 氣體系統(tǒng)單位時(shí)間碰到單位面積上的分子數(shù)/232
7.7.2 多普勒譜線展寬/233
7.7.3 河流/234
習(xí)題/237
第8章 輸運(yùn)過程/242
8.1 黏滯/243
8.1.1 黏滯現(xiàn)象/243
8.1.2 黏滯現(xiàn)象的物理模型/243
8.1.3 牛頓黏滯定律/244
8.2 擴(kuò)散/246
8.2.1 擴(kuò)散現(xiàn)象/246
8.2.2 擴(kuò)散現(xiàn)象的物理模型/246
8.2.3 菲克擴(kuò)散定律/247
8.3 熱傳遞/249
8.3.1 熱傳遞現(xiàn)象/249
8.3.2 熱傳遞的分類/249
8.4 熱傳導(dǎo)/250
8.4.1 熱傳導(dǎo)現(xiàn)象/250
8.4.2 熱傳導(dǎo)的物理模型/251
8.4.3 傅里葉熱傳導(dǎo)定律/251
8.5 對(duì)流/255
8.5.1 牛頓冷卻定律/256
8.5.2 熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流所傳遞的熱量與溫度差/257
*8.5.3 大氣環(huán)流/258
8.6 熱輻射/258
8.6.1 黑體與黑體輻射/259
8.6.2 斯特藩-玻爾茲曼定律/260
8.6.3 維恩位移律/261
*8.6.4 色溫/262
8.6.5 三種輸運(yùn)過程的宏觀特征/262
8.7 熱平衡方程/263
8.8 熱膨脹/267
8.8.1 分子動(dòng)理論的定性解釋/267
8.8.2 熱膨脹系數(shù)/267
8.8.3 固體的熱膨脹/268
*8.8.4 高鐵技術(shù)/269
8.8.5 液體的熱膨脹/270
8.8.6 氣體的熱膨脹/271
習(xí)題/272
習(xí)題參考答案/277