热学、热力学与统计物理（上册 第二版）/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹烈兆，周子舫 著

图书标签:

• 热学
• 热力学
• 统计物理
• 物理学
• 高等教育
• 本科教材
• 规划教材
• 十二五
• 理工科
• 大学教材

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030414700

版次：2

商品编码：11615355

包装：平装

丛书名： “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2014-12-01

用纸：胶版纸

页数：236

字数：358000

正文语种：中文

内容简介

　　　　《热学、热力学与统计物理（上册 第二版）/“十二五”普通高等教育本科国宝规划教材》分上、下册，包括普通物理的“热学”部分和四大力学的“热力学与统计物理”的主要内容，在内容取舍上，避免重复，以满足教学学时缩短的需要。　　《热学、热力学与统计物理（上册 第二版）/“十二五”普通高等教育本科国宝规划教材》为上册部分，内容包括温度、热力学三定律及热力学函数的应用，相变及非平衡热力学，同时把气体运动论作为统计物理的初步介绍．本书适合物理学相关专业学生以及其他需要物理知识较多的非物理专业的学生使用。

目录

第1章 热力学平衡态温度 1.1 热现象的统计和热力学研究方法 1.2 热力学平衡态状态变量 1.3 热力学第零定律温度 1.4 物态方程 1.5 温标1.5.1 热力学温标和摄氏温标1.5.2 国际温标 1.6 实用温度计1.6.1 气体温度计1.6.2 蒸气压温度计1.6.3 电阻温度计1.6.4 电容温度计1.6.5 热电偶温度计1.6.6 光学高温计第2章 热力学第一定律内能 2.1 系统状态随时间的变化过程 2.2 热力学第一定律内能 2.3 准静态过程功 2.4 热容量焓 2.5 热量传递的三种方式 2.6 理想气体的内能做功和吸热 2.7 卡诺(Carnot)循环 2.8 热机和制冷机2.8.1 斯特林(Stirling)循环2.8.2 埃里克松(Ericsson)循环和磁制冷机2.8.3 热声发动机和热声制冷机第3章 热力学第二定律 熵 3.1 不可逆过程 3.2 热力学第二定律 3.3 卡诺定理 3.4 热力学温标 3.5 态函数——熵 3.6 熵流和熵产生 3.7 特殊情况下的熵产生计算第4章 热力学函数和应用 热力学第三定律 4.1 引言 4.2 勒让德(Legenalre)变换 4.3 麦克斯韦关系 4.4 特性函数 4.5 热力学第三定律 4.6 流体的节流制冷 4.7 流体的绝热膨胀或压缩4.7.1 气体的绝热膨胀制冷4.7.2 液体4He和液体3He减压降温4.7.3 液体3He绝热固化4.7.4 3He-4He稀释制冷机 4.8 顺磁体的绝热去磁4.8.1 顺磁盐绝热去磁4.8.2 核去磁 4.9 负温度的获得 4.10 比热容Cy和Cz 4.11 表面能 4.12 黑体辐射和辐射传热 4.13 渗透压第5章 相变(Ⅰ) 5.1 物质的三态——气体、液体和固体 5.2 固体的性质 5.3 液体的性质 5.4 液晶 液晶显示5.4.1 液晶的结构和液晶相的分类5.4.2 液晶显示 5.5 物质的气、液、固相变 5.6 平衡判据 5.7 相平衡条件化学势 5.8 克拉珀龙(Clapeyron)方程第6章 相变(Ⅱ) 6.1 相图和相变分类 6.2 相变现象 6.3 过冷过热现象 6.4 朗道(Landau)二级相变理论 6.5 临界现象——临界指数和标度律第7章 多元系复相平衡和化学平衡 7.1 粒子数可变体系 7.2 多元系复相平衡条件 7.3 吉布斯相律 7.4 化学平衡第8章 非平衡热力学(输运现象) 非平衡态相变 8.1 输运现象的经验规律 8.2 基本假设 8.3 熵密度产生率dis/dt和昂萨格关系 8.4 电动效应 8.5 热电效应 8.6 非平衡态相变第9章 气体动理论(Ⅰ) 9.1 压强 9.2 温度 9.3 范德瓦耳斯方程 9.4 麦克斯韦速度分布律 9.5 玻尔兹曼分布 9.6 能量均分定理 9.7 在玻色一爱因斯坦凝聚实验中的应用 9.8 气体热容量第10章 气体动理论(Ⅱ) 10.1 平均自由程 10.2 扩散 10.3 热传导 10.4 黏滞系数 10.5 输运系数之间的关系习题与答案参考书目附录Ⅰ 中英文人名对照附录Ⅱ 基本物理常量附录Ⅲ 积分公式名词索引学时分配与习题安排的参考意见

精彩书摘

　　物体的冷热程度用物理量“温度”来表示，物体的物理性质随温度的变化称热现象。研究热现象有两种方法，即热力学和统计物理的方法。热力学是宏观理论，它以实验上总结出的三个实验定律（热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律）为基础，研究物体的热现象，可得到物体宏观物理量之间的关系，并可讨论物理过程进行的方向。从热力学得到的结果是可靠的和普遍的，对一切物体都适用，它的缺点是不考虑物体的具体结构，因而不能给出某物质的具体性质，同时对涨落现象也不能给出解释。统计物理是微观理论，它从物质的微观结构出发，即物体由分子、原子或离子组成，并从这些粒子的运动和它们之间的相互作用，用统计的方法得到物体的宏观性质（热性质），但对具体物体的微观结构在计算中要作简化假定，得到的结果是近似的，必须与实验作比较。所以两种方法各有其优缺点，两者是相辅相成的。　　任何物体都由大量的分子、原子组成，如稀薄的气体在标准情况下每立方厘米有2。7×10个分子，在液体和固体中，每立方厘米有10个粒子。每个粒子（原子、分子或离子）都处于连续不断的无规则的运动中，此运动称为分子的热运动。热运动与温度有关，温度越高分子的热运动越剧烈，平动动能越大。布朗运动（微小的悬浮粒子在液体中的随机运动）和扩散现象都是此观点的实验基础。如果我们假设物体中的每个粒子都遵守牛顿第二定律，解出每个粒子的运动方程，然后来求出物体的宏观性质，如比热容或热导率，实际上这是不可能的。那么多方程靠现在的计算机无法完成，以后计算机发展了是否可能？但这还不是原则上的困难，根本的困难在于力学规律是可逆的，而热学规律是不可逆的，如何从可逆的规律导出不可逆的规律？由大量微观粒子组成的系统的宏观性质，只能基于力学规律，借助于统计方法来研究。把概率论用于被研究的系统的各种结构模型，基于等概率原理，能用统计方法求出宏观物理量的平均值，如气体的分子热运动速度的平均值或能量的平均值、固体的比热容等，并能对热力学三个定律给出统计解释，对涨落现象也给出合理的解释。气体动理论（kinet，ictheoryofgas）又称气体运动论、分子运动论等，它是统计物理学的一个方面，它根据气体分子处于连续不断的无规热运动状态，分子之间的距离要比分子的直径大得多，分子之间的碰撞和分子与器壁的碰撞为弹性碰撞，导出了理想气体的压强表达式，把这个表达式与理想气体的状态方程比较导出了气体的温度与分子的平均平动动能之间的关系，得到了温度的微观解释，以及温度平衡时分子速度的分布函数等。用它还可导出气体中的非平衡态的性质（输运性质），即扩散现象、热传导和黏滞现象的性质。此理论对以上的物理现象给出了直观的理解。　　在热学中作为研究对象的宏观物体是由大量原子、分子、电子等微观粒子所组成的。宏观物体很复杂，而且还与周围的其他物体发生作用。我们把所研究的物体称为系统或体系（system），而把与系统发生作用的周围的其他物体称为环境或外界（surroundings）。　　如果所研究的系统与外界既不交换能量又不交换物质，我们称此系统为孤立系；如果系统与外界交换能量而不交换物质，称此系统为封闭系；如果系统与外界既交换能量又交换物质，称此系统为开放系。　　如果所研究的系统的各部分完全一样，称它为均匀系或单相系，如气体。如果所研究的系统的各部分不同且有界面时，称它为非均匀系或复相系，如液体和蒸气共存的体系。　　系统的性质是多方面的，包括力学性质、电磁学性质、化学性质等，我们在研究一种性质时，往往认为其他性质固定不变而不予考虑，如研究系统的力学性质时，就不管电磁学性质和化学性质等，这样就形成了物理学的不同分支。不同分支将引进不同的状态参量（或变量）来描述，它们均是对实际系统的抽象。　　状态参量是指确定系统状态的量。在力学体系中，引进坐标、速度、加速度等描述物体的运动，用力和压强描述受力状态；在电磁学体系中，用电场强度、电极化强度和磁感应强度、磁化强度等描述物体的电磁性质；在化学体系中，用化学组成的含量摩尔数作为变量。在这些变量中，还有一个共同的变量是几何变量。但是在考虑这些体系时，都忽略了物体的冷热程度，即温度对体系的影响。在热力学中必须引进温度这个变量。另外我们以前考虑的能量守恒是狭义的，在热力学中必须把传热这种能量转换形式考虑进去，这样我们所研究的体系就是实际体系了。一般说来，热力学所研究的对象是实际存在的任何体系，是极其广泛的。　　……

前言/序言

《热力学与统计物理导论》 内容梗概： 本书旨在为读者提供一个清晰、严谨且具有启发性的热力学与统计物理学入门。我们将从宏观的热力学现象入手，深入剖析其基本定律和核心概念，然后逐步过渡到微观的统计物理学视角，揭示物质在原子分子尺度上的行为如何统一于宏观热力学规律。全书逻辑严密，讲解循序渐进，辅以丰富的例题和习题，帮助读者建立扎实的理论基础，并能运用所学知识解决实际物理问题。 第一部分：热力学基础 本部分将系统介绍热力学的基本原理和概念。 绪论： 探讨热学的研究对象和方法，引入温度、热量、功等基本物理量，并强调热力学作为一门独立于具体物质组成的学科的普适性。 温度与热平衡： 深入理解温度的物理意义，介绍温度计的原理和刻度，以及热平衡的概念和判断依据。我们将探讨零度热力学温标的建立过程，并介绍不同温标之间的转换。 热量与功： 定义热量和功作为能量传递的两种形式，并详细阐述它们在热力学过程中的作用。我们将学习比热容、潜热等概念，理解相变的能量变化，并初步接触功的计算方法。 理想气体的状态方程： 介绍理想气体的概念及其宏观状态（压强、体积、温度）之间的定量关系，即理想气体状态方程。我们将分析等温过程、等压过程、等容过程以及绝热过程的特点，并计算在这些过程中系统对外做功或外界对系统做功的情况。 热力学第一定律： 这是热力学中的核心定律，我们将详细阐述能量守恒定律在热力学系统中的体现。学习内能的概念，理解热量、功和内能变化之间的定量关系。通过分析各种热力学过程，掌握第一定律的应用。 热力学第二定律： 介绍熵的概念，这是描述系统混乱程度或无序度的物理量。我们将阐述第二定律的两种表述方式：克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述，并理解它们在判断过程方向性上的重要性。探讨卡诺循环的效率，以及不可逆过程和熵增原理。 热力学第三定律： 介绍热力学第三定律，即绝对零度不可达到。理解其对熵的绝对值定义的意义。 热力学过程的分析： 综合运用前述热力学定律，对各种实际的热力学过程进行深入分析，包括相变、化学反应中的能量变化等。 第二部分：统计物理学导论 本部分将从微观层面，通过统计方法解释宏观热力学现象。 分子动理论： 回顾物质由大量分子组成的思想，介绍分子运动的特点，以及分子动理论在解释压强、温度等宏观性质方面的初步成功。 统计系综： 引入微观状态和宏观状态的概念，介绍孤立系统（微正则系综）、恒温系统（正则系综）和恒温恒压系统（巨正则系综）的统计模型。 玻尔兹曼分布： 学习玻尔兹曼分布，理解粒子在不同能量状态下的概率分布。这将是连接微观粒子行为和宏观统计规律的关键。 麦克斯韦-玻尔兹曼统计： 应用玻尔兹曼分布，推导理想气体分子的速度分布律，并计算平均动能、方均根速率等重要物理量。 能量均分定理： 阐述能量均分定理，理解系统总内能与自由度之间的关系，并将其与比热容等宏观性质联系起来。 简谐振子的统计： 以简谐振子为例，详细分析其在统计物理学中的处理方法，并说明其在晶格振动等方面的应用。 费米-狄拉克统计与玻色-爱因斯坦统计： 介绍两种适用于全同粒子的统计方法——费米-狄拉克统计（适用于费米子）和玻色-爱因斯坦统计（适用于玻色子）。阐述其与麦克斯韦-玻尔兹曼统计的区别，并简述其在固体物理、核物理等领域的应用。 统计物理与热力学定律的统一： 再次强调统计物理学的核心贡献在于从微观基础上解释和推导了宏观热力学定律，例如熵的统计意义。 学习目标： 通过学习本书，读者将能够： 掌握热力学的基本定律、核心概念以及相关公式。 理解温度、热量、功、内能、熵等基本物理量的物理意义。 熟练运用热力学第一、第二、第三定律分析和解决热力学问题。 初步了解物质的微观结构和粒子运动。 掌握统计物理学的基本思想和方法，理解微观粒子行为如何宏观统计规律。 能够运用统计物理学的概念解释宏观热力学现象。 培养严谨的物理思维和解决问题的能力。 本书适合作为大学物理专业、化学专业、材料科学与工程专业以及相关理工科专业本科生的教材或参考书。

评分☆☆☆☆☆

在阅读这本书的过程中，我感受到作者在教学设计上的用心良苦。书中不仅包含了理论知识的讲解，还巧妙地穿插了一些历史故事和科学前沿的介绍，这使得学习过程不至于枯燥乏味。我记得书中提到了一些关于黑体辐射的早期实验，以及普朗克是如何在这些实验数据的基础上，大胆提出量子假说的。这些故事让我看到了科学研究的艰辛与伟大，也让我意识到，很多伟大的理论都源于对实验现象的深入思考和大胆猜想。此外，书中对一些重要概念的定义，例如“平衡态”、“准静态过程”等，都给出了非常清晰和准确的解释，这为我后续的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于我理解微观世界的运作机制提供了重要的视角。统计物理部分的内容，让我得以从粒子的角度去理解宏观热力学现象。作者在讲解玻尔兹曼分布时，通过形象的比喻，比如粒子在势能场中的分布，让我更容易理解为什么在能量较高的区域，粒子的数目会相对较少。而且，书中在介绍费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计时，也对它们与玻尔兹曼统计的区别进行了详细的说明，尤其是强调了全同粒子和泡利不相容原理的影响。这让我明白了在处理不同类型的粒子时，需要采用不同的统计方法。对于我而言，这不仅仅是知识的获取，更是思维方式的重塑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面上“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材的标识，让我对它的权威性充满期待。我一直认为，一本好的教材不仅能传授知识，更能引导学生建立科学的思维方式。翻开这本书，我首先被其严谨的逻辑结构所吸引。从最基础的热学概念出发，层层递进，逐步引入热力学的基本定律，最后过渡到统计物理的宏观与微观联系，整个知识体系构建得非常扎实。作者在讲解每一个概念时，都力求清晰透彻，不仅给出严谨的数学推导，还辅以大量的物理图像和直观的例子，这对于我这样在理解抽象概念时需要具象化辅助的学生来说，简直是福音。例如，在讲解熵的概念时，作者并没有仅仅停留在数学公式的层面，而是通过对不同微观状态的生动描绘，让我深刻理解了熵增的本质是系统向更可能状态的演变，这种“润物细无声”的讲解方式，无疑大大降低了理解的难度，也加深了我对这一核心概念的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直对微观世界充满好奇，所以当读到这本书中关于统计物理的部分时，我感到格外兴奋。作者在衔接宏观热力学和微观统计物理时，处理得非常得当。他循序渐进地介绍了玻尔兹曼统计、费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计，并对它们的适用范围进行了清晰的界定。书中通过对气体分子运动的统计描述，以及对黑体辐射的量子解释，让我看到了宏观热力学规律背后深刻的微观根源。我尤其喜欢作者在讲解玻尔兹曼分布时，引入的“配分函数”的概念，这是一个非常强大的工具，它能够将系统的宏观性质与微观粒子的性质联系起来。通过对配分函数的计算，我们可以直接求解出系统的内能、熵、自由能等各种宏观热力学量，这让我对统计物理的魅力有了更深的体会。

评分☆☆☆☆☆

作为一本物理专业的教材，《热学、热力学与统计物理（上册 第二版）》在概念的引入和推导的严谨性上做得非常出色。作者在处理一些经典的热力学悖论，例如热力学第二定律是否与微观可逆过程相矛盾等问题时，也给出了令人信服的解释。书中对理想气体状态方程的推导，以及从它出发引申出的焦耳定律、查理定律等，都显得逻辑清晰，步步为营。我印象深刻的是，作者在讲解热力学第一定律时，不仅给出了数学形式，还详细阐述了功和热的内涵，以及它们在能量转化中的角色。对于初学者来说，理解“功”和“热”的物理意义以及它们与系统内能的关系，是掌握热力学的基础。书中通过丰富的例子，比如对活塞做功、气体膨胀吸热等，将抽象的能量概念具体化，让我得以更直观地把握。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《热学、热力学与统计物理（上册 第二版）》，我的第一感受是它内容上的深度和广度都相当可观。尽管是“上册”，但其涵盖的知识点已经非常丰富，足以构建起一个扎实的热力学和统计物理的知识框架。我尤其欣赏作者在引入一些关键概念时的细致入微。比如，在讲解卡诺循环时，书中不仅详细推导了其效率公式，还深入分析了理想循环与实际循环的差异，以及热机效率的理论极限。这种对细节的关注，让我能够更深刻地理解热力学第二定律的普适性和局限性。此外，书中还穿插了一些历史发展的脉络，简单介绍了热力学发展过程中一些重要科学家及其贡献，这在一定程度上激发了我对学科历史的兴趣，也让我意识到这些伟大的理论是无数先辈智慧的结晶。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计也给我留下了深刻的印象。清晰的字体、合理的行距、精美的插图，都使得阅读体验变得格外愉悦。我尤其喜欢书中对一些复杂公式的标注方式，作者会在公式旁边用简洁的语言解释其物理意义，或者给出其推导的关键步骤，这大大减少了我在啃读数学推导时的枯燥感。举个例子，在讲解吉布斯自由能时，书中用图示的方式清晰地展示了不同条件下相平衡的条件，这种直观的可视化处理，比纯粹的公式推导更容易让我理解和记忆。同时，书中还包含了一些思考题和习题，这些题目设计得非常巧妙，既有巩固基础知识的选择题和填空题，也有需要深入思考和应用的计算题，能够有效地检验我的学习成果。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是，它不仅仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的老师。作者在讲解过程中，似乎总能预见到学生可能遇到的困惑，并提前给予解答。例如，在讲解热力学第三定律时，作者并没有简单地陈述“绝对零度不可达到”，而是从熵的定义出发，阐述了为什么绝对零度对应的熵为零，并解释了接近绝对零度时，物质的比热容会趋于零的现象，这些深入的论述，让我对这一定律的理解更加透彻。此外，书中在介绍一些重要的物理模型时，比如理想气体模型、范德华气体模型等，都给出了详细的推导过程，并分析了它们各自的适用范围和局限性，这对于我建立模型思维，认识到物理模型的近似性和有效性，具有非常重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容给我最大的启发在于，它展示了物理学研究的严谨性和系统性。从宏观的热现象出发，通过一步步的逻辑推理和数学推导，最终揭示了其背后深刻的微观规律。我尤其欣赏书中对熵增原理的深入探讨，作者通过多个实际例子，比如热量自发地从高温物体传递到低温物体，或者混合气体的混合过程，来阐述熵增在自然界中的普遍性。同时，书中也讨论了熵增原理的局限性，例如在非平衡态下，系统可能出现局部的熵减，但整体的熵仍然是增大的。这种辩证的思维方式，让我对物理定律有了更全面、更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常专业且严谨，但又不失可读性。作者在描述物理概念时，用词精准，避免了模糊和歧义。我特别欣赏作者在引入新概念时，总是先给出其物理背景和意义，然后再进行数学推导，这种“先知其然，后知其所以然”的方式，能够有效地激发我的学习兴趣，并帮助我建立起对知识的整体认知。例如，在讲解热力学势能，如焓、亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能等时，作者并没有直接给出定义和公式，而是先阐述了它们在解决不同问题时所扮演的角色，以及它们如何简化热力学分析。这种“铺垫”的方式，让我更容易理解这些抽象概念的实际用途。

评分☆☆☆☆☆

物理教材，还不错，值得看一看。

评分☆☆☆☆☆

很不错 用起来很棒 很喜欢

评分☆☆☆☆☆

内容全面指定用书专业课

评分☆☆☆☆☆

在本书的上册中我们讨论了热学理论中的热力学和气体动理论两部分内容，它们都是研究与物质的热运动有关的宏观性质。热力学是宏观理论，它以在热学中观测到的大量的实验事实归纳出的几条基本规律为基础，引进了系统的宏观热力学量，如温度、压强、内能和熵等，它与物质的分子观念无关。与热力学不同，统计物理学和作为它的原型的气体动理论是从物质的原子或分子结构和原子世界的基本动力学原理出发，并与概率论相结合，它的理论体系是建立在哈密顿力学原理和数理统计的基础之上，将我们从微观物理世界引导到宏观物理世界，它要回答诸如在热力学定律背后的微观规律是什么，如何从这些规律去解释热力学定律，以及为什么一个特定的物理系统会显示出这种热力学性质等问题。本书的下册将学习统计物理学的研究方法和如何应用统计物理去处理实际的物理问题。

评分☆☆☆☆☆

很好的书籍对自己以后的发展很有好处，受益良多！

评分☆☆☆☆☆

科大书籍还是比较适合自学的，书是正版，也不是很厚，学起来还可以

评分☆☆☆☆☆

网上推荐的教材，还没阅读。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

这个还可以，慢慢学习了