第一章熱力學(xué)的基本概念與基本規(guī)律

§1.1熱力學(xué)的研究目的

§1.2平衡態(tài)及其描寫

1.2.1熱力學(xué)系統(tǒng)

1.2.2平衡態(tài)

1.2.3平衡態(tài)的描寫

§1.3溫度物態(tài)方程

1.3.1熱平衡定律溫度

1.3.2物態(tài)方程

1.3.3幾個(gè)常用物理量的單位

§1.4功

1.4.1準(zhǔn)靜態(tài)過程的功

1.4.2特殊非靜態(tài)過程的功

§1.5熱力學(xué)第一定律

§1.6熱容焓

§1.7理想氣體的性質(zhì)

1.7.1內(nèi)能與焓

1.7.2準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的過程方程



*§1.8理想氣體的卡諾循環(huán)

§1.9熱力學(xué)第二定律

1.9.1熱力學(xué)第二定律解決什么問題？

1.9.2定律的兩種經(jīng)典表述

1.9.3兩種表述的等價(jià)性

1.9.4熱現(xiàn)象過程的不可逆性

1.9.5研究可逆過程還有意義嗎？


§1.10熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表述熵


1.10.1卡諾定理

1.10.2熱力學(xué)溫標(biāo)

1.10.3克勞修斯不等式

1.10.4第二定律對(duì)可逆過程的數(shù)學(xué)表述熵


1.10.5第二定律對(duì)不可逆過程的數(shù)學(xué)表述

1.10.6熵的性質(zhì)（不完全的）小結(jié)


§1.11熵增加原理

1.11.1熵增加原理

1.11.2不可逆過程熵變的例子

§1.12最大功

1.12.1初、終態(tài)給定的情形

1.12.2初態(tài)一定但終態(tài)不同的情形


§1.13自由能與吉布斯函數(shù)

1.13.1自由能

1.13.2吉布斯函數(shù)

1.13.3一點(diǎn)說明

習(xí)題


第二章均勻系的平衡性質(zhì)

§2.1麥克斯韋關(guān)系

2.1.1麥克斯韋關(guān)系勒讓德變換


2.1.2簡單應(yīng)用

2.1.3哪些量是可測量？

2.1.4一點(diǎn)建議

*§2.2氣體的節(jié)流過程焦耳�矞�姆孫效應(yīng)


§2.3絕熱去磁降溫的熱力學(xué)理論

§2.4熱輻射的熱力學(xué)理論

2.4.1熱輻射的內(nèi)能密度是溫度的普適函數(shù)

2.4.2輻射壓強(qiáng)與內(nèi)能密度的關(guān)系


2.4.3熱輻射的熱力學(xué)函數(shù)

§2.5氣體的熱力學(xué)函數(shù)

2.5.1理想氣體的熱力學(xué)函數(shù)

2.5.2范德瓦耳斯氣體的熱力學(xué)函數(shù)


§2.6基本熱力學(xué)函數(shù)的確定

§2.7特性函數(shù)（或熱力學(xué)勢）

*§2.8可逆循環(huán)過程方法

習(xí)題


第三章相變的熱力學(xué)理論

§3.1熱動(dòng)平衡判據(jù)

3.1.1熵判據(jù)

3.1.2自由能判據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù)內(nèi)能判據(jù)

3.1.3幾點(diǎn)說明

§3.2粒子數(shù)可變系統(tǒng)

§3.3熱動(dòng)平衡條件

3.3.1用熵判據(jù)推導(dǎo)平衡條件

3.3.2用自由能判據(jù)推導(dǎo)平衡條件


3.3.3粒子數(shù)不守恒系統(tǒng)

§3.4平衡的穩(wěn)定條件

§3.5單元系的復(fù)相平衡

3.5.1單元系的相圖

3.5.2克拉珀龍方程

*3.5.3蒸氣壓方程

§3.6氣�惨合嘧兣R界點(diǎn)

3.6.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.6.2范德瓦耳斯氣體的等溫線

3.6.3麥克斯韋等面積法則

3.6.4用化學(xué)勢分析穩(wěn)定性

3.6.5臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)態(tài)定律

§3.7正常�渤瑢�(dǎo)相變的熱力學(xué)理論

3.7.1超導(dǎo)態(tài)的兩條基本性質(zhì)

3.7.2G與H的關(guān)系

3.7.3平衡曲線的克拉珀龍方程

3.7.4比熱在Tc點(diǎn)的躍變

§3.8相變的分類埃倫費(fèi)斯特方程

3.8.1相變的分類

3.8.2埃倫費(fèi)斯特方程

§3.9朗道二級(jí)相變理論簡介

3.9.1序參量對(duì)稱性破缺

3.9.2自由能在臨界點(diǎn)附近的展開


3.9.3序參量的解M(T)


3.9.4熵

3.9.5外磁場不為零（但H～0）的情形


3.9.6幾點(diǎn)說明

§3.10臨界現(xiàn)象和臨界指數(shù)

3.10.1臨界指數(shù)定義： β，δ，γ，α

3.10.2朗道理論的臨界指數(shù)


習(xí)題


第四章多元系的復(fù)相平衡與化學(xué)平衡熱力學(xué)第三定律

§4.1多元均勻系的熱力學(xué)函數(shù)與基本微分方程

4.1.1化學(xué)變量

4.1.2廣延量的數(shù)學(xué)性質(zhì)偏摩爾量


4.1.3多元均勻系的熱力學(xué)基本微分方程

4.1.4多元均勻系的特性函數(shù)

§4.2多元系的復(fù)相平衡

§4.3化學(xué)平衡條件

4.3.1熱力學(xué)觀點(diǎn)下的各種化學(xué)反應(yīng)


4.3.2化學(xué)反應(yīng)的表達(dá)

4.3.3化學(xué)平衡條件

§4.4吉布斯相律

§4.5混合理想氣體的性質(zhì)

4.5.1物態(tài)方程

4.5.2化學(xué)勢與吉布斯函數(shù)

4.5.3內(nèi)能與熵

4.5.4吉布斯佯謬

§4.6理想氣體的化學(xué)平衡

4.6.1質(zhì)量作用定律

4.6.2質(zhì)量作用定律應(yīng)用例子

4.6.3判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向

§4.7熱力學(xué)第三定律

4.7.1能斯特定理

4.7.2能斯特定理的推論

4.7.3絕對(duì)熵

4.7.4熱力學(xué)第三定律的三種表述


習(xí)題


第五章非平衡態(tài)熱力學(xué)（線性理論）簡介

§5.1非平衡態(tài)熱力學(xué)（線性理論）綱要


5.1.1局域平衡近似

5.1.2熱力學(xué)第一定律的推廣形式


5.1.3局域熵與U,V,Ni的關(guān)系

5.1.4熱力學(xué)第二定律熵產(chǎn)生率


5.1.5其他守恒定律

5.1.6經(jīng)驗(yàn)規(guī)律

5.1.7昂薩格倒易關(guān)系

5.1.8非平衡定態(tài)： 最小熵產(chǎn)生率


§5.2熱傳導(dǎo)

*§5.3溫差電效應(yīng)

5.3.1熵產(chǎn)生率

5.3.2熱力學(xué)流與力的選擇

5.3.3賽貝克效應(yīng)： 溫差電動(dòng)勢


5.3.4佩爾捷效應(yīng)

5.3.5湯姆孫效應(yīng)

習(xí)題


第六章統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本概念


§6.1統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究對(duì)象、目的與方法


§6.2微觀狀態(tài)的經(jīng)典描寫與量子描寫

6.2.1微觀狀態(tài)的經(jīng)典描寫

6.2.2微觀狀態(tài)的量子描寫

§6.3宏觀量的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律性

6.3.1宏觀量的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)

6.3.2統(tǒng)計(jì)規(guī)律性

§6.4平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)理論的基本假設(shè)： 等幾率原理


第七章近獨(dú)立子系組成的系統(tǒng)


§ 7.1分布與系統(tǒng)的微觀態(tài)最可幾分布 7.1.1近獨(dú)立子系 7.1.2粒子按能級(jí)的分布｛aλ｝ 7.1.3分布{aλ}對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)W({aλ}) 7.1.4最可幾分布法 §7.2定域子系麥克斯韋�膊�爾茲曼分布 7.2.1分布{aλ}對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)量子態(tài)數(shù)W({aλ}) 7.2.2最可幾分布的推導(dǎo) 7.2.3lnW({aλ})是尖銳成峰的極大 7.2.4麥克斯韋�膊�爾茲曼分布中參數(shù)α與β的確定 §7.3二能級(jí)系統(tǒng) §7.4定域子系熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式熵的統(tǒng)計(jì)解釋 7.4.1內(nèi)能 7.4.2外界作用力 7.4.3熱量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式 7.4.4熵的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式 7.4.5玻爾茲曼關(guān)系熵與微觀狀態(tài)數(shù) §7.5熱輻射的普朗克理論 7.5.1熱輻射相當(dāng)于無窮多個(gè)簡諧振子組成的系統(tǒng) 7.5.2頻率間隔在(ν，ν+dν)內(nèi)的振動(dòng)自由度數(shù) 7.5.3瑞利�步鹚构�式（經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論） 7.5.4普朗克的量子理論 §7.6固體熱容的統(tǒng)計(jì)理論 7.6.1經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論 7.6.2愛因斯坦的量子理論 7.6.3德拜理論 §7.7定域子系的經(jīng)典極限條件 7.7.1定域子系的經(jīng)典極限條件 7.7.2子系配分函數(shù)的經(jīng)典極限 §7.8負(fù)絕對(duì)溫度 7.8.1內(nèi)能和熵隨溫度的變化 7.8.2平均分布的變化 7.8.3S與的關(guān)系 7.8.4實(shí)現(xiàn)負(fù)絕對(duì)溫度的條件 7.8.5幾點(diǎn)說明 §7.9非定域子系費(fèi)米�驳依�克分布玻色�矏垡蛩固狗植� 7.9.1非定域子系與定域子系的不同 7.9.2非定域全同費(fèi)米子和全同玻色子 7.9.3求最可幾分布 7.9.4幾點(diǎn)說明 §7.10理想玻色氣體和理想費(fèi)米氣體熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式 7.10.1理想玻色氣體 7.10.2理想費(fèi)米氣體 7.10.3理想玻色氣體和理想費(fèi)米氣體諸公式的統(tǒng)一表示 §7.11非簡并條件經(jīng)典極限條件 7.11.1非簡并條件 7.11.2決定非簡并條件的物理參數(shù) 7.11.3非簡并條件下熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式 7.11.4非定域子系的經(jīng)典極限條件 §7.12麥克斯韋速度分布律 §7.13能量均分定理 §7.14非簡并理想氣體的熱力學(xué)函數(shù)與熱容 7.14.1一般公式 7.14.2單原子分子理想氣體 7.14.3雙原子分子理想氣體 7.14.4多原子分子理想氣體 7.14.5簡短小結(jié) §7.15弱簡并理想氣體的物態(tài)方程與內(nèi)能統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián) 7.15.1弱簡并理想玻色氣體 7.15.2弱簡并理想費(fèi)米氣體 7.15.3統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián) §7.16理想玻色氣體的玻色�矏垡蛩固鼓�聚 7.16.1弱簡并理論用到強(qiáng)簡并區(qū)產(chǎn)生的問題及改正 7.16.2玻色�矏垡蛩固鼓�聚(BEC) 7.16.3參數(shù)z隨T，v的變化 7.16.4p�瞯等溫線 7.16.5內(nèi)能熵?zé)崛? 7.16.6均勻理想玻色氣體BEC相變的獨(dú)特性質(zhì) §7.17超冷稀薄原子氣體的玻色�矏垡蛩固鼓�聚 7.17.1BEC轉(zhuǎn)變溫度Tc凝聚體分?jǐn)?shù) 7.17.2凝聚體與非凝聚體的密度分布和動(dòng)量分布 7.17.3熱力學(xué)性質(zhì) 7.17.4幾點(diǎn)說明 §7.18光子氣體 §7.19強(qiáng)簡并理想費(fèi)米氣體 7.19.1T=0 K（費(fèi)米氣體的基態(tài)） 7.19.2有限溫度情形(T≠0 K) 7.19.3電子氣體在什么條件下可以看成是“理想氣體”？ §7.20元激發(fā)（或準(zhǔn)粒子）理想氣體 7.20.1相互作用多粒子系統(tǒng)低激發(fā)態(tài)的一般特征元激發(fā) 7.20.2液氦(4He)超流態(tài)(液HeⅡ)的元激發(fā)及熱力學(xué)性質(zhì) 7.20.3液HeⅡ的元激發(fā)： 聲子和旋子 7.20.4液HeⅡ的熱力學(xué)性質(zhì) 習(xí)題 第八章統(tǒng)計(jì)系綜理論 §8.1經(jīng)典統(tǒng)計(jì)系綜的概念 §8.2劉維爾定理 §8.3微正則系綜 8.3.1經(jīng)典微正則系綜 8.3.2幾個(gè)相關(guān)問題的說明 8.3.3關(guān)于量子統(tǒng)計(jì)系綜 8.3.4微正則系綜的熵 §8.4正則系綜 8.4.1從微正則系綜導(dǎo)出正則系綜 8.4.2正則系綜計(jì)算熱力學(xué)量的公式 8.4.3再談熱力學(xué)第三定律之絕對(duì)熵 8.4.4正則系綜的能量漲落 8.4.5經(jīng)典極限下的形式 8.4.6簡例 §8.5非理想氣體的物態(tài)方程 *§8.6流體的二粒子分布函數(shù)與關(guān)聯(lián)函數(shù) 8.6.1約化分布函數(shù)與關(guān)聯(lián)函數(shù) 8.6.2用g(r)表達(dá)內(nèi)能 8.6.3用g(r)表達(dá)壓強(qiáng) 8.6.4g(r)的近似形式 8.6.5幾點(diǎn)說明 §8.7巨正則系綜 8.7.1由微正則系綜導(dǎo)出巨正則系綜 8.7.2巨正則系綜計(jì)算熱力學(xué)量的公式 8.7.3巨正則系綜的粒子數(shù)漲落與能量漲落 8.7.4經(jīng)典極限下巨正則系綜的表達(dá)形式 §8.8巨正則系綜應(yīng)用例子 *§8.9由巨正則系綜推導(dǎo)費(fèi)米分布與玻色分布 §8.10熱力學(xué)極限與三種系綜之間的等效性 習(xí)題 第九章相變和臨界現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)理論簡介 §9.1伊辛模型平均場近似 9.1.1伊辛模型 9.1.2平均場近似 9.1.3H=0的情形（自發(fā)磁化） 9.1.4H≠0的情形 §9.2伊辛模型的嚴(yán)格解 9.2.1一維情形 9.2.2二維情形的主要結(jié)果 §9.3臨界指數(shù)（續(xù)）標(biāo)度律普適性 9.3.1臨界指數(shù)（續(xù)）： ν,η 9.3.2臨界指數(shù)的實(shí)驗(yàn)值標(biāo)度律普適性 §9.4漲落與關(guān)聯(lián)的作用 9.4.1關(guān)聯(lián)函數(shù)與磁化率的關(guān)系 *9.4.2平均場近似下的關(guān)聯(lián)函數(shù) 9.4.3臨界點(diǎn)的漲落與關(guān)聯(lián)的圖像 §9.5重正化群理論大意 習(xí)題 第十章非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)理論 §10.1玻爾茲曼積分微分方程 10.1.1具有短程力的經(jīng)典稀薄氣體 10.1.2漂移項(xiàng)的計(jì)算 10.1.3碰撞前后速度的變化 10.1.4碰撞項(xiàng)的計(jì)算 10.1.5玻爾茲曼方程的適用條件 §10.2H定理 10.2.1H定理的證明 10.2.2細(xì)致平衡 10.2.3由細(xì)致平衡導(dǎo)出平衡態(tài)分布 10.2.4H函數(shù)與熵的關(guān)系（平衡態(tài)） 10.2.5關(guān)于H定理的討論 §10.3熵流與熵產(chǎn)生率 *§10.4簡并氣體的玻爾茲曼方程 10.4.1滿足相空間描述的簡并氣體 10.4.2簡并氣體的玻爾茲曼方程 10.4.3簡并氣體的H定理 10.4.4熵流與熵產(chǎn)生率 §10.5弛豫時(shí)間近似金屬自由電子的輸運(yùn)過程 10.5.1局域平衡分布函數(shù) *10.5.2恩斯科格方法大意 10.5.3弛豫時(shí)間近似 10.5.4金屬自由電子氣體的電導(dǎo)率 *10.5.5金屬自由電子氣體的熱導(dǎo)率 習(xí)題 第十一章漲落理論 §11.1準(zhǔn)熱力學(xué)理論熱力學(xué)量的漲落 11.1.1準(zhǔn)熱力學(xué)理論的基本公式 11.1.2漲落幾率公式的其他形式 11.1.3計(jì)算熱力學(xué)量的漲落 §11.2漲落的空間關(guān)聯(lián) §11.3布朗運(yùn)動(dòng)理論 11.3.1朗之萬方程粒子位移的平均平方偏差 *11.3.2布朗粒子的擴(kuò)散 *11.3.3無規(guī)行走 *§11.4漲落的時(shí)間關(guān)聯(lián) 11.4.1時(shí)間關(guān)聯(lián)函數(shù)的一般性質(zhì) 11.4.2漲落力對(duì)布朗粒子的影響 *§11.5漲落�埠纳⒍ɡ� 11.5.1布朗運(yùn)動(dòng)中漲落�埠纳⒍ɡ淼谋磉_(dá)形式 11.5.2關(guān)于漲落�埠纳⒍ɡ淼膸�點(diǎn)說明 *§11.6電路中的熱噪聲譜密度 11.6.1漲落電流的朗之萬方程 11.6.2時(shí)間關(guān)聯(lián)函數(shù)的譜分解譜密度 11.6.3電路中熱噪聲的譜密度 11.6.4兩點(diǎn)說明 習(xí)題 主要參考書目 附錄A基本物理常數(shù) 附錄B統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中常用的數(shù)學(xué)公式 B1高斯積分 B2Γ函數(shù) B3斯特令公式 B4某些包含玻色分布函數(shù)的積分 B5某些包含費(fèi)米分布函數(shù)的積分 附錄C誤差函數(shù)