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本书是供物理系学生教学使用的普通物理教材，与已出版的光学，力学及计划内的电磁学选题构成一个层次的教学系列，以作者在北大物理学学院的教学经验为写作基础。

目录

章热力学系统的平衡态及状态方程1

1.1

物质结构的基本图像 1

1.1.1

物质结构的原子分子学说1

1.1.2

物质分子处于不停顿的无规则运动状态2

1.1.3

分子之间存在相互作用 3

1.2

热力学系统及其状态参量 5

1.2.1

热力学系统及其分类 5

1.2.2

热力学系统的状态参量 6

1.3

平衡态的概念 7

1.4

温度与温标 9

1.4.1

温度的概念9

1.4.2

温度相同的判定原则—— 热力学第零定律9

1.4.3

温度高低的数值标定—— 温标 10

1.5

状态方程及一些系统的状态方程的唯象确定14

1.5.1

状态方程的基本概念 14

1.5.2

理想气体的状态方程 17

1.5.3

实际气体状态方程简介 23

1.5.4

确定状态方程的唯象方法的一般讨论26

1.6

理想气体状态方程的初级微观理论 31

1.6.1

理想气体的微观模型 31

1.6.2 理想气体的压强公式 31

1.6.3

温度的本质 34

习题 36

第二章热平衡态下微观状态的统计分布律43

2.1

统计规律与分布函数的概念 43

2.1.1

事件及其概率 43

2.1.2

统计规律及其伽尔顿板实验演示44

2.1.3

随机变量与分布函数 45

2.1.4

一些常见的分布律 49

2.2

麦克斯韦分布律 52

2.2.1

速度空间与速度分布律的概念52

2.2.2

麦克斯韦速度分布律和速率分布律54

2.2.3

麦克斯韦分布律的实验检验 57

2.2.4

麦克斯韦分布律的一些应用举例61

2.3

麦克斯韦– 玻尔兹曼分布律 68

2.3.1

重力场中微粒密度随高度的等温分布68

2.3.2

玻尔兹曼密度分布律及麦克斯韦– 玻尔兹曼分布律69

2.4

能量均分定理与热容量 72

2.4.1

分子的自由度 72

2.4.2

能量均分定理 72

2.4.3

理想气体的内能及热容量75

2.4.4

固体的内能及热容量 81

2.5

粒子按微观运动状态的分布规律82

2.5.1

微观粒子运动状态的描述及微观粒子系统的分类82

2.5.2

三类系统的微观态数目 85

2.5.3

近独立粒子系统的粒子按能量的 概然分布88

2.6

气体分子的碰撞及其概率分布 101

2.6.1

气体分子的平均自由程与平均碰撞频率101

2.6.2

气体分子碰撞的概率分布 105

习题 108

第三章近平衡态中的输运过程114

3.1

近平衡态中的输运过程及其宏观规律114

3.1.1

黏滞现象及其宏观规律 114

3.1.2

热传导现象及其宏观规律 116

3.1.3

扩散现象及其宏观规律 117

3.2

气体中输运现象的微观解释 120

3.2.1

输运过程中的流 120

3.2.2

黏滞、热传导及扩散现象的微观解释及相应系数的确定121

3.3

稀薄气体中的输运现象 126

3.4

布朗运动及其引起的扩散 127

3.4.1

布朗运动的理论描述 127

3.4.2

布朗粒子的扩散举例 129

3.5

非平衡过程中的一些常见现象简介131

3.5.1 分岔、分形与自相似结构 131

3.5.2

耗散结构与自组织现象 133

习题 136

第四章热力学 定律139

4.1 热力学过程和准静态过程139

4.1.1

热力学过程及准静态过程的概念139

4.1.2

实现准静态过程的可能性及条件 140

4.2

热力学 定律141

4.2.1 能量守恒定律141

4.2.2 功—— 力学作用下转移的能量142

4.2.3

热量—— 热学相互作用下转移的能量144

4.2.4内能—— 热力学系统的内部能量 145

4.2.5

功、热量及内能间的关系—— 热力学 定律145

4.3

热力学 定律在物体性质描述中的简单应用 147

4.3.1

物体的热容量 147

4

刘玉鑫，博士，北京大学物理系教授， 杰出青年基金获得者；现任北京大学物理学院副院长、 全国高等学校物理类专业教学指导委员会秘书长，中国物理学会物理教学委员会秘书长；长期从事原子核奇异运动形态及不同模式形态间的相变、QCD相变及早期宇宙强相互作用物质的演化、致密核天体的结构与性质、少体及多体系统的代数研究方法等方面的研究工作，并取得一系列原创性成果；长期从事热学、原子物理学、李群与李代数、原子核理论、平衡态统计物理、量子力学等核心课程的建设和讲授工作。曾获 自然科学奖三等奖（1997年）、全国高校青年教师奖（2002年）、北京市教学名师奖（2007年）、北京市 教师称号（2013年）等；负责组织实施的北京大学物理学院教学改革工作，获 教学成果奖二等奖（2005年）。

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书籍介绍

全书共分7章，各章内容包括：1.热力学系统的平衡态及状态方程；2.热平衡态下微观状态的统计分布；3.近平衡态中的输运程过程；4.热力学第 一定律；5.热力学第二定律和第三定律；6.液体的性质；7.单元系的相变与复相平衡。

本书附有习题和部分参考答案。

本书可作为高等学校物理类各专业'热学'的教材或教学参考书