热学

热学（中国科学技术大学精品教材、“十二五”国家重点图书出版规划项目）

作者：朱晓东（编著）

图书简介:

　　本书作者在中国科学技术大学长期讲授本科生的热学基础课，具有丰富的教学经验。在参阅多部国内外优秀教材和多年教学积累的基础上，作者试图编写一本适应交叉学科人才培养的需求、具有时代气息的热学教材。内容以温度为主线，热与温度相呼应、微观和宏观相配合，力图给读者以清晰完整的物理图像。书中重视热学理论与实践的联系，重视学科的新发展和新成就。书后亦附有大量的习题，供读者有针对性地选择练习，以加深对课程内容的理解，培养利用所学理论、知识解决实际问题的能力。

　　本书可作为综合性大学和理工类院校普通物理热学教科书或主要参考书，亦可供大专院校相关专业及科技工作者参考。

序(ⅰ)

前言(ⅲ)

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)