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引言1

0.1 热学研究的对象和内容1

0.1.1 热现象1

0.1.2 热力学系统1

0.2 热学研究方法1

0.2.1 宏观方法2

0.2.2 微观方法2

0.3 热学发展史上重要纪年简表3

0.3.1 量热学与热力学3

0.3.2 经典统计物理5

第1章 气体的平衡态及其物态方程6

1.1 平衡态物态参量6

1.1.1 热力学系统的平衡态与非平衡态6

1.1.2 物态参量7

1.2 温度8

1.2.1 热力学第零定律8

1.2.2 温度、温标9

1.3 理想气体物态方程16

1.3.1 玻意耳定律16

1.3.2 理想气体物态方程16

1.3.3 普适气体常量R17

1.3.4 混合理想气体物态方程18

第1章思考题21

第1章习题22

第2章 气体分子动理论的基本概念25

2.1 物质分子动理论基本图像25

2.1.1 物质的微观模型25

2.1.2 理想气体微观模型26

2.2 理想气体压强公式27

2.2.1 理想气体压强的微观意义27

2.2.2 推导理想气体压强公式的统计假设27

2.2.3 理想气体压强公式推导28

2.2.4 压强公式的意义及压强的实质30

2.3 温度公式及温度的实质31

2.3.1 温度的微观解释31

2.3.2 对理想气体定律的验证32

2.4 分子力 分子势能曲线35

2.5 范德瓦尔斯物态方程39

2.6 其他气体的物态方程42

第2章思考题44

第2章习题45

第3章 气体分子热运动速率和能量的统计分布律48

3.1 统计规律的基本概念48

3.2 气体分子的速率分布律50

3.2.1 速率分布函数50

3.2.2 麦克斯韦速率分布律51

3.2.3 三种统计速率51

3.2.4 用约化速率表示的麦克斯韦速率分布律54

3.3 麦克斯韦速度分布律55

3.3.1 速度空间与速度分布函数55

3.3.2 用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布律58

3.4 玻尔兹曼分布律59

3.4.1 重力场中分子按高度的等温分布59

3.4.2 玻尔兹曼密度分布律61

3.4.3 麦克斯韦-玻尔兹曼分布律62

3.5 能量均分定理与热容63

3.5.1 自由度的一般概念63

3.5.2 从能量角度重新定义自由度64

3.5.3 能量按自由度均分定理65

3.5.4 理想气体的内能及热容66

第3章思考题71

第3章习题73

第4章 气体内的输运过程76

4.1 气体分子的平均碰撞次数和平均自由程76

4.1.1 分子碰撞截面76

4.1.2 分子的平均自由程和碰撞频率77

4.1.3 气体分子按自由程的分布79

4.2 输运过程80

4.2.1 输运过程的宏观规律80

4.2.2 输运过程的微观解释83

第4章思考题88

第4章习题89

第5章 热力学第一定律92

5.1 热力学过程92

5.2 功94

5.2.1 热力学的广义功94

5.2.2 体积功94

5.3 内能96

5.4 热量97

5.5 热力学第一定律98

5.5.1 热力学第一定律的表述98

5.5.2 能量守恒定律99

5.6 热力学第一定律在关于物体性质讨论中的应用99

5.6.1 气体的热容 焓99

5.6.2 焦耳-汤姆逊实验100

5.6.3 理想气体的内能 焓102

5.7 热力学第一定律对理想气体典型过程分析104

5.7.1 等体过程104

5.7.2 等压过程105

5.7.3 等温过程106

5.7.4 绝热过程107

5.7.5 多方过程112

5.8 热力学循环115

5.8.1 热机循环与制冷循环115

5.8.2 卡诺循环118

第5章思考题123

第5章习题126

第6章 热力学第二定律132

6.1 可逆过程与不可逆过程132

6.1.1 自然过程的方向132

6.1.2 可逆过程与不可逆过程的定义133

6.1.3 可逆过程与不可逆过程的举例与区分133

6.2 热力学第二定律的语言表述135

6.2.1 开尔文表述135

6.2.2 克劳修斯表述136

6.2.3 不可逆过程的等价性136

6.3 热力学第二定律的数学表述和熵增加原理138

6.3.1 克劳修斯等式138

6.3.2 状态函数——熵139

6.3.3 温-熵图（T-S图）140

6.3.4 熵变的计算140

6.3.5 克劳修斯不等式与熵增加原理145

6.4 热力学第二定律的统计意义及玻尔兹曼熵146

6.4.1 气体自由膨胀不可逆性的微观解释146

6.4.2 热力学第二定律的统计意义147

6.4.3 玻尔兹曼熵148

6.4.4 克劳修斯熵与玻尔兹曼熵的关系149

6.5 热力学第二定律的应用举例150

6.5.1 卡诺定理150

6.5.2 热力学温标151

6.6 信息熵简介152

6.6.1 熵与信息152

6.6.2 麦克斯韦妖与信息154

6.7 自由能与吉布斯函数155

6.7.1 自由能155

6.7.2 吉布斯函数156

6.7.3 热力学方程157

第6章思考题158

第6章习题160

习题参考答案165

习题参考书目171