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绪言1

0.1　热学研究的对象1

0.2　热学研究的方法1

0.2.1　宏观方法2

0.2.2　微观方法2

0.3　热学研究的特点2

第1章　平衡态和状态方程4

1.1　平衡态　状态参量4

1.2　温度和温标7

1.2.1　温度7

1.2.2　热力学第零定律和温标7

1.2.3　国际实用温标（IPTS）和90国际温标11

1.3　状态方程13

1.3.1　单元均匀系的状态方程13

1.3.2　纯物质的p-V图14

1.3.3　纯物质的p-V-T图17

1.3.4　理想气体状态方程19

1.3.5　气体常数R21

1.3.6　状态方程的普遍形式23

1.4　膨胀系数和压缩系数24

思考题26

习题27

第2章　气体分子动理论的基本概念32

2.1　物质分子动理论的基本图像32

2.1.1　物质结构的分子、原子学说32

2.1.2　分子处于不停顿的无规则热运动之中33

2.1.3　分子之间存在着相互作用力——分子力35

2.1.4　讨论38

2.2　理想气体的压强公式39

2.2.1　理想气体的微观模型39

2.2.2　平衡态和细致平衡原理40

2.2.3　理想气体的压强公式41

2.3　温度的统计解释43

2.3.1　理想气体微观模型中的温度概念43

2.4　道尔顿分压定律和混合气体的状态方程46

2.5　范德瓦耳斯状态方程47

思考题51

习题52

第3章　气体分子热运动速度及其能量的统计分布律56

3.1　概率的基础知识56

3.1.1　概率和统计规律性56

3.1.2　概率分布及其相关矩58

3.1.3　连续的随机变量和概率分布函数59

3.2　麦克斯韦速度分布律和速率分布律61

3.2.1　速度空间和气体分子的速度分布61

3.2.2　麦克斯韦的速度分布律和速率分布律62

3.2.3　麦克斯韦速率分布函数及其基本性质65

3.2.4　实验验证麦克斯韦速率分布函数66

3.2.5　统计规律性和涨落68

3.3　麦克斯韦速率和速度分布律应用举例69

3.3.1　麦克斯韦速率分布律的应用举例69

3.3.2　麦克斯韦速度分布律的应用举例72

3.4　重力场中微粒按高度的分布　玻尔兹曼分布律75

3.4.1　重力场中微粒按高度的分布75

3.4.2　玻尔兹曼分布律78

3.5　能量按自由度均分定理　理想气体的内能和定体热容80

3.5.1　自由度概念80

3.5.2　能量按自由度均分定理81

3.5.3　理想气体的内能和定体热容83

3.5.4　能量均分定理的统计解释85

3.5.5　经典热容理论的缺陷和量子概念的提出86

思考题90

习题91

第4章　气体内的输运现象95

4.1　气体分子碰撞和平均自由程95

4.1.1　有效碰撞截面95

4.1.2　平均自由程和平均碰撞频率97

4.1.3　有效碰撞截面的概率解释100

4.1.4　气体分子按自由程的分布101

4.2　输运过程的宏观规律103

4.2.1　黏滞（内摩擦）现象104

4.2.2　热传导现象107

4.2.3　扩散现象108

4.3　气体中输运现象的微观解释111

4.3.1　热传导现象112

4.3.2　黏滞现象114

4.3.3　扩散现象116

思考题117

习题118

第5章　热力学第一定律121

5.1　准静态过程及其中所做的功121

5.1.1　准静态过程121

5.1.2　准静态过程中所做的功122

5.2　内能函数　热量124

5.2.1　内能函数的微观解释124

5.2.2　内能函数的宏观解释125

5.2.3　热量126

5.3　热力学第一定律的表述128

5.4　态函数焓和定压热容129

5.4.1　态函数焓129

5.4.2　定压热容和比热129

5.4.3　理想气体的热容公式132

5.5　热力学第一定律对理想气体的应用133

5.5.1　等体、等压和等温过程134

5.5.2　绝热过程135

5.5.3　多方过程136

5.6　焦耳-汤姆孙效应139

5.7　单相均匀系中的态函数熵143

5.7.1　单相均匀系中定义熵的两种方法143

5.7.2　温熵图（T-S图）145

5.7.3　T-S图上理想气体的多方过程145

思考题147

习题148

第6章　热力学第二定律154

6.1　可逆过程和不可逆过程154

6.2　热力学循环及其效率157

6.2.1　热机循环和制冷机循环157

6.2.2　卡诺循环及其效率161

6.3　热力学第二定律的表述164

6.3.1　热功转换的不可逆性和热力学第二定律的开尔文表述164

6.3.2　热传递的不可逆性和热力学第二定律的克劳修斯表述166

6.3.3　开尔文表述和克劳修斯表述的等价性167

6.4　卡诺定理168

6.4.1　卡诺定理和提高热机效率的方向和限度168

6.4.2　热力学温标171

6.5　热力学第二定律的统计解释173

6.5.1　不可逆过程的统计解释173

6.5.2　玻尔兹曼熵公式　熵增加原理179

6.6　热力学定律和宇宙论183

思考题185

习题186

第7章　固体191

7.1　晶体191

7.1.1　晶体的宏观特征191

7.1.2　晶体的微观结构192

7.2　非晶态固体196

7.3　晶体的结合198

7.3.1　晶体结合的基本类型198

7.3.2　固体的结合能199

7.4　固体的弹性和强度200

7.4.1　固体材料的弹性200

7.4.2　固体材料的强度202

7.4.3　晶体中的缺陷203

思考题204

习题205

第8章　液体206

8.1　液体的彻体性质206

8.1.1　相对于气体和固体的液体206

8.1.2　液体的结构及其径向分布函数208

8.1.3　液晶212

8.2　液体的表面性质215

8.2.1　液体的表面张力系数215

8.2.2　有曲面分界系统中的力学平衡条件218

8.2.3　两种介质交界面上的力学平衡条件220

8.2.4　毛细现象223

思考题224

习题224

第9章　单元系的复相平衡和相变227

9.1　相变热力学基础227

9.1.1　开放系统的热力学微分方程和化学势227

9.1.2　相平衡条件228

9.2　单元系的复相平衡229

9.2.1　相平衡曲线和三相点229

9.2.2　克拉贝龙方程及其应用230

9.3　范德瓦耳斯状态方程和汽液相变232

9.3.1　范德瓦耳斯状态方程的等温线232

9.3.2　液体的蒸发及其微观解释236

9.4　曲面液体上的饱和蒸气压237

9.5　液体的沸腾240

9.6　二级相变和厄伦菲斯特方程241

9.6.1　二级相变的基本特征241

9.6.2　厄伦菲斯特方程243

思考题244

习题245

参考文献246