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第一部分 基本概念1

1.温度和热力学第零定律3

1.1宏观视角3

1.2微观视角4

1.3宏观视角与微观视角比较5

1.4热力学的研究范围6

1.5热平衡和第零定律6

1.6温度的概念9

1.7温度计和温度的测量11

1.8各种温度计比较14

1.9气体温度计15

1.10理想气体温度17

1.11摄氏温标19

1.12铂阻温度计20

1.13辐射测温法21

1.14蒸汽压力温度计21

1.15热电偶22

1.16 1990年国际温标（ITS-90）23

1.17兰氏温标和华氏温标25

习题25

2.简单热力学系统28

2.1热力学平衡28

2.2状态方程29

2.3静液压系统31

2.4数学定理34

2.5张力线36

2.6表面38

2.7电化电池39

2.8介质板41

2.9顺磁杆42

2.10强度量和广延量44

习题44

3.功47

3.1功47

3.2准静态过程48

3.3静液压系统中的变体积功49

3.4 PV图51

3.5依赖路径的静液压功52

3.6准静态过程∫PdV的计算54

3.7改变线长度的功56

3.8改变表面膜面积的功56

3.9电化电池转移电荷的功57

3.10改变固体电介质总极化的功58

3.11改变顺磁固体总磁化的功60

3.12广义功62

3.13复合系统62

习题64

4.热能和热力学第一定律68

4.1功和热68

4.2绝热功70

4.3内能函数72

4.4第一定律的数学表述73

4.5热量的概念75

4.6第一定律的微分形式76

4.7热容量及其测量77

4.8水的比热容；热量81

4.9静液压系统方程82

4.10热的准静态流动；储热器83

4.11热传导84

4.12导热系数及其测量85

4.13热对流86

4.14热辐射；黑体88

4.15基尔霍夫定律；辐射热90

4.16斯特藩-玻耳兹曼定律92

习题94

5.理想气体100

5.1气体的状态方程100

5.2真实气体的内能102

5.3理想气体105

5.4热容量的实验测定108

5.5准静态绝热过程110

5.6测量γ的Ruichhardt方法112

5.7纵波波速115

5.8微观解释119

5.9理想气体的动力学理论120

习题126

6.热力学第二定律133

6.1功和热量的相互转换133

6.2汽油机135

6.3柴油机138

6.4蒸汽机140

6.5斯特林发动机142

6.6热机；第二定律的开尔文-普朗克表述145

6.7冰箱；第二定律的克劳修斯表述146

6.8克劳修斯表述与开尔文-普朗克表述的等价性147

6.9可逆与不可逆149

6.10外部机械的不可逆性150

6.11内部机械的不可逆性152

6.12外部和内部的热不可逆性153

6.13化学不可逆性153

6.14可逆性的条件154

习题155

7.卡诺循环与热力学温标159

7.1卡诺循环159

7.2卡诺循环的例子160

7.3卡诺制冷机164

7.4卡诺定理和推论165

7.5热力学温标范围166

7.6绝对零度和卡诺效率170

7.7理想气体和热力学温度的等价性170

习题172

8.熵176

8.1第二定律的可逆部分176

8.2熵179

8.3 Caratheodory原理181

8.4理想气体的熵183

8.5 TS图185

8.6熵与不可逆性（1）187

8.7熵与不可逆性（2）188

8.8第二定律的不可逆部分191

8.9不可逆过程的热量和熵194

8.10熵和非平衡态196

8.11熵增加原理198

8.12熵原理的应用200

8.13熵和无序201

8.14恰当微分203

习题204

9.理想物质与真实物质208

9.1理想物质的PV图208

9.2理想物质的PT图；相图211

9.3 PVT面213

9.4状态方程217

9.5摩尔定压热容219

9.6体膨胀率；体膨胀系数221

9.7压缩223

9.8摩尔定容热容227

9.9理想物质的TS图229

习题231

10.热力学关系233

10.1特征函数233

10.2焓235

10.3亥姆霍兹函数和吉布斯函数240

10.4两个数学定理242

10.5麦克斯韦关系243

10.6 TdS方程245

10.7内能方程249

10.8热容方程250

习题253

11.气体的动力学理论258

11.1历史背景259

11.2麦克斯韦-玻耳兹曼分布260

11.3平均自由程268

11.4输运现象271

11.5布朗运动276

习题278

12.开放系统280

12.1焦耳-汤姆孙膨胀280

12.2焦耳-汤姆逊膨胀液化气体283

12.3一阶相变：克劳休斯-克拉珀龙方程288

12.4克劳休斯-克拉珀龙方程和相图291

12.5克劳休斯-克拉珀龙方程和卡诺热机294

12.6化学势295

12.7热力学平衡下的开放静液压系统299

习题301

第二部分 基本概念的应用307

13.统计力学309

13.1基本原理309

13.2平衡分布312

13.3拉格朗日乘子λ和β的意义315

13.4正则系综的配分函数318

13.5理想单原子气体的配分函数320

13.6能量均分323

13.7理想单原子气体的速率分布325

13.8功和热量的统计解释329

13.9熵和信息330

习题333

14.固体的热学性质337

14.1非金属晶体的统计力学337

14.2晶体的频谱341

14.3非金属的热学性质344

14.4金属的热学性质347

习题356

15.临界现象；高阶相变358

15.1 临界态358

15.2静液压系统的临界点指数362

15.3磁学系统的临界点指数367

15.4高阶相变370

15.5 4 He的λ相变372

15.6液氦和固氦376

习题381

16.化学平衡383

16.1道尔顿定律383

16.2半透膜384

16.3吉布斯定理385

16.4理想惰性混合气体的熵386

16.5理想惰性混合气体的吉布斯函数388

16.6化学平衡389

16.7非平衡状态的热力学描述391

16.8化学平衡条件392

16.9机械稳定性条件394

16.10相的热力学方程396

16.11化学势398

16.12反应度399

16.13反应平衡方程402

习题403

17.理想气体反应407

17.1质量作用定律407

17.2平衡常数的实验测定408

17.3反应热410

17.4能斯特方程413

17.5亲和力415

17.6平衡移动419

17.7反应气体的热容平衡420

习题421

18.异构系统425

18.1异构系统的热力学方程425

18.2无化学反应的相律426

18.3相律的简单应用430

18.4化学反应的相律433

18.5组分数量的确定437

18.6平衡移动440

习题443

附录A热力学第三定律448

附录B负温度453

附录C绝热去磁的磁冷却455

附录D绝热温度递减率458

附录E CO2的安德鲁斯实验460

附录F物理常数462

附录G拉格朗日乘数法463

附录H∫oe-az2的积分值465

附录Ⅰ黎曼ξ函数467

附录J热力学定义和公式469

附录K拓展题目474

附录L其他问题解答478

参考书目495

部分习题答案498

索引501