统计热物理
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江苏无锡
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作者赵柳 编
出版社科学出版社
ISBN9787030792297
出版时间2024-09
装帧平装
开本16开
定价73元
货号1203416272
上书时间2024-11-06
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目录
出版说明
前言
第1章热力学与统计物理的基本知识/1
1.1物理系统及其状态描述/1
1.2微观系统的状态空间/3
1.2.1单粒子系统/3
1.2.2多粒子系统/9
1.3宏观系统的状态空间/12
1.3.1微观态空间/13
1.3.2微观态计数与微观态求和/15
1.3.3宏观态/18
1.4宏观系统的统计描述/20
1.4.1经典描述/21
1.4.2量子描述/29
1.4.3代表点、微观状态数与态密度/32
1.4.4经典–量子对应/36
1.5联系微观与宏观的纽带——熵/36
1.5.1熵的定义/36
1.5.2熵增加原理与宏观平衡条件/38
1.6宏观过程/45
第1章习题/48
第2章热力学基本规律/50
2.1热力学第一定律/50
2.2热力学第二定律/54
2.2.1热力学第二定律的表述与卡诺定理/54
2.2.2克劳修斯不等式/59
2.3热力学势与封闭系的热力学关系/60
2.3.1热力学势/60
2.3.2封闭系的热力学函数关系/63
2.3.3宏观态空间的结构/65
2.4过程参量/66
2.5开放系的热力学/69
2.5.1开放系热力学的基本微分关系/69
2.5.2吉布斯–杜安方程/71
2.6热力学平衡的稳定性/75
2.6.1平衡稳定性判据/75
2.6.2封闭系热力学平衡的稳定性条件/77
2.7热力学第三定律/81
第2章习题/86
第3章统计系综与统计平均/88
3.1孤立系与微正则系综/89
3.1.1微正则系综/89
3.1.2孤立系的最大熵定理/93
3.2封闭系与正则系综/94
3.2.1正则系综的分布函数/94
3.2.2统计平均值与热力学势的计算/97
3.2.3封闭系的最大熵定理/99
3.3开放系与巨正则系综/100
3.3.1巨正则系综的分布函数/100
3.3.2统计平均值与热力学势的计算/104
3.4巨正则系综的应用实例：玻尔兹曼分布/106
3.5围绕平衡态的涨落/111
3.5.1涨落的概率分布/111
3.5.2涨落的计算实例/113
第3章习题/117
第4章气体/119
4.1理想气体的经典描述/119
4.1.1经典描述下单原子分子理想气体的系综理论/120
4.1.2多原子分子理想气体与气体热容量的经典描述/123
4.1.3经典描述下多原子分子理想气体的系综理论/124
4.2理想气体的量子描述/126
4.2.1平动热容/127
4.2.2转动热容/129
4.2.3振动热容/130
4.2.4双原子分子理想气体等容热容的完整理论/131
4.3非理想气体/133
4.3.1位形配分函数与位力系数/133
4.3.2非理想气体的状态函数/135
4.4中性气态等离子体/136
第4章习题/140
第5章固体/142
5.1晶格振动的力学描述/142
5.1.1德拜温度与德拜截止频率/142
5.1.2经典力学下的晶格振动/144
5.1.3关于振动模式求和的对应原理/148
5.1.4哈密顿表述及量子化/149
5.1.5关于晶格结构与色散关系的进一步讨论/151
5.2固体热性质的经典描述/154
5.3固体热性质的量子描述/157
第5章习题/163
第6章量子统计与量子气体/165
6.1玻色–爱因斯坦分布与费米–狄拉克分布/166
6.2简并量子气体的宏观状态函数/170
6.2.1简并费米气体/172
6.2.2强简并玻色气体与玻色–爱因斯坦凝聚/178
6.2.3任意简并程度的量子气体/181
6.3金属导体中的自由电子气体与金属的热容理论/184
6.4光子气体与声子气体/187
6.4.1光子气体/187
6.4.2声子气体/190
第6章习题/192
第7章电介质和磁介质/194
7.1电介质和磁介质的热力学/194
7.1.1电介质的热力学/194
7.1.2磁介质的热力学/198
7.2极性分子气体及其在外电场下的电极化现象/202
7.3顺磁现象的统计解释/206
7.3.1顺磁气体/206
7.3.2顺磁固体/211
7.4能量上限与负温度状态/213
7.5电子回旋与抗磁现象/215
7.5.1电子回旋运动的量子力学描述/215
7.5.2朗道抗磁性的统计物理解释/217
第7章习题/222
第8章非平衡热力学与统计物理简介/224
8.1非平衡系统的分布函数与BBGKY级列/224
8.2玻尔兹曼方程与细致平衡条件/228
8.2.1经典非平衡气体的玻尔兹曼方程/228
8.2.2外场中金属导体内的非平衡电子气体的玻尔兹曼方程/234
8.2.3真空中的非平衡气态等离子体与弗拉索夫方程/235
8.3弹性散射与H定理/237
8.4弛豫时间近似/240
8.5经典非平衡气体的粒子数和能量输运/241
8.5.1玻尔兹曼方程的近似解/241
8.5.2粒子数和能量输运的输运系数/244
8.6金属导体中非平衡电子气体的输运理论/245
8.6.1外电场作用下分布函数的近似解/245
8.6.2电、磁场同时存在时分布函数的近似解/247
8.6.3非平衡电子气体中的输运现象与输运系数/249
8.7非磁化等离子体中的电子振荡与朗道阻尼/251
8.8局部平衡与局部熵产生/258
8.8.1局部热力学关系式与局部熵产生率/258
8.8.2昂萨格倒易关系/260
8.9线性响应与涨落耗散定理/262
8.10位形空间中的非平衡分布与福克尔-普朗克方程/269
8.11涨落定理/272
8.11.1外力驱动下封闭系统的力学描述/273
8.11.2伊文思-赛尔斯涨落定理/275
8.11.3贾金斯基等式与克鲁克斯涨落定理/277
第8章习题/280
第9章相变与化学反应/281
9.1单元系中的相变/282
9.1.1单元系的复相平衡与相变的分类/282
9.1.2范德瓦耳斯系统与气液相变/284
9.1.3伊辛模型与平均场近似/292
9.1.4朗道理论与金兹堡–朗道理论/295
9.2多元系中的（广义）化学反应/300
9.2.1化学平衡条件/300
9.2.2质量作用律/303
9.2.3化学之外的“化学平衡”/304
9.3吉布斯相律/308
第9章习题/312
第10章液体/313
10.1经典液体/314
10.1.1不可压缩流体的纳维–斯托克斯方程/314
10.1.2流体力学方程的统计物理起源/317
10.1.3可压缩性与液体中的声速/318
10.2朗道费米液体理论简介/320
10.2.1朗道费米液体的平衡态性质/320
10.2.2费米液体的非平衡态性质/327
10.3非费米量子液体/330
10.3.1液态4He与朗道超流理论/330
10.3.2拉廷格液体简介/335
第10章习题/340
参考文献/341
附录A数学附录/343
A.1Γ函数与黎曼ζ函数/343
A.1.1Γ函数/343
A.1.2黎曼ζ函数/344
A.2常用积分公式/345
A.2.1高斯积分/345
A.2.2几个特殊类型的积分/347
A.3正态分布/350
A.4高维单位球的面积/351
A.5连乘积求和规则/352
A.6勒让德变换/353
A.7欧拉–麦克劳林公式与斯特林公式/354
A.7.1欧拉–麦克劳林公式/354
A.7.2斯特林公式/356
A.8隐函数求导法则/358
A.9置换群及其全对称、全反对称表示简介/358
附录B关于广延参量与强度参量/362
附录C物理常量/364
插图列表/365
符号索引/367
人名索引/369
术语索引/372
后记/376
内容摘要
本书是为适应新时期高等学校热力学与统计物理课程的教学要求而编写的新型教材，可用于各种不同学时和课程深度的教学。本书在逻辑体系上进行了一些新的尝试，将热力学和统计物理有机地融合在一起，以系综理论为基础，以宏观物质结构为主线，注重基本概念、基本逻辑的阐述以及数学表述的严谨性，大幅压缩传统课程中比例偏重的热力学部分，重点突出热力学势的核心地位，同时不再将玻尔兹曼分布、玻色-爱因斯坦分布以及费米-狄拉克分布当作*概然统计来介绍，而是将它们当作系综统计在统计*立子系上的直接应用来讲授。此外，在涉及非平衡宏观系统的部分还加入了一些较新的进展。本书可作为普通高等学校物理学类本科生或研究生学习热力学与统计物理的教材，也可作为专业研究人员的参考手册。
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