热物理学导论（翻译版）

图书标准信息

• 作者 [美]丹尼尔 · V. 施罗德（Daniel V. Schroeder）
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2022-02
• 版次 1
• ISBN 9787111689096
• 定价 79.80元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 332页
• 字数 475千字

【内容简介】

本书讲述了热本热力学和统计力学，在写作时把可读性放在首位，并讨论了绝大部分重要的应用：气体、液体、固体、磁体、热机、化学反应、玻色子和费米子，等等。阅读此书，读者能够理解熵、温度这种基本概念的定义和运算，并掌握如何解决概念上相对复杂的热力学问题；同时，读者也可以了解统计力学的基本概念，尤其是学会使用量子统计中*重要的计算和近似方法。本书可以帮助学生建立物理直觉，为更高级的教科书做好准备。

【作者简介】

丹尼尔·施罗德（Daniel V. Schroeder），韦伯州立大学物理学教授。他在斯坦福大学获得物理学博士学位，然后在波莫纳学院和格林内尔学院短暂任教，之后于 1993 年来到韦伯州立大学。他与迈克尔·E·佩斯金（Michael E. Peskin）合著了《量子场论导论》。从 2012 年到 2016 年，他担任美国物理学杂志的副主编。

【目录】

目录

译序前言

部分基础知识III V

1

第 1 章 热物理学中的能量2

1.1 热平衡 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

1.2 理想气体 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1.2.1气体的微观模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

1.3 能量均分定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

1.4 功和热 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

1.5 压缩做功 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

1.5.1理想气体的压缩 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

1.6 热容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

1.6.1潜热 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

1.6.2焓 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

1.7 过程的速率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

1.7.1热传导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

1.7.2理想气体的热导率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

1.7.3黏度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

1.7.4扩散 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

第 2 章 热力学第二定律37

2.1 双状态系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

2.1.1双状态顺磁体 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

2.2 固体的爱因斯坦模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

2.3 有相互作用的系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

2.4 具有大量粒子的系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

2.4.1非常大的数字 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

2.4.2斯特林近似 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

2.4.3大 型 爱 因 斯 坦 固 体 的 重 数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

2.4.4重数函数的锐度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

2.5理想气体51

2.5.1单原子分子理想气体的重数51

2.5.2相互作用的理想气体54

2.6    熵56

2.6.1理想气体的熵58

2.6.2混合熵60

2.6.3可逆和不可逆过程61

第 3 章 相互作用及其结果64

3.1    温度64

3.1.1一个不实际的类比67

3.1.2现实世界的例子68

3.2熵和热69

3.2.1预测热容69

3.2.2测量熵70

3.2.3熵的宏观解释71

3.3    顺磁73

3.3.1记号与微观物理73

3.3.2数值解74

3.3.3解析解77

3.4机械平衡与压强80

3.4.1热力学恒等式82

3.4.2再谈熵和热83

3.5扩散平衡和化学势85

3.6总结与展望89

第二部分热力学91

第 4 章 热机与制冷机92

4.1    热机92

4.1.1卡诺循环94

4.2制冷机96

4.3真实的热机98

4.3.1内燃机98

4.3.2蒸汽机101

4.4真实的制冷机103

4.4.1节流过程103

4.4.2气体的液化106

4.4.3迈向零度108

第 5 章 自由能与化学中的热力学112

5.1自由能与可用功112

5.1.1电解、燃料电池和电池114

5.1.2热力学恒等式118

5.2自由能与到达平衡的驱动力121

5.2.1广延量与强度量122

5.2.2吉布斯自由能与化学势123

5.3纯净物的相变125

5.3.1钻石与石墨127

5.3.2克劳修斯-克拉珀龙关系129

5.3.3范德瓦耳斯模型134

5.4混合物的相变139

5.4.1混合物的吉布斯自由能139

5.4.2互溶混合物的相变143

5.4.3共晶系统的相变146

5.5  稀 溶液149

5.5.1溶剂与溶质的化学势149

5.5.2渗透压151

5.5.3熔点与沸点153

5.6    化学平衡155

5.6.1固氮157

5.6.2水的解离159

5.6.3氧气在水中的溶解161

5.6.4氢的电离162

第三部分统计力学164

第 6 章 玻尔兹曼统计165

6.1玻尔兹曼因子165

6.1.1配分函数168

6.1.2原子的热激发169

6.2  平 均值171

6.2.1顺磁173

6.2.2双原子分子的转动175

6.3能量均分定理178

6.4麦克斯韦速率分布180

6.5配分函数与自由能184

6.6组合系统的配分函数186

6.7再看理想气体188

6.7.1配分函数188

6.7.2预测190

第 7 章 量子统计193

7.1吉布斯因子193

7.1.1例子：一氧化碳中毒194

7.2玻色子和费米子196

7.2.1分布函数199

7.3简并费米气体203

7.3.1温度为零204

7.3.2较小的非零温度208

7.3.3态密度210

7.3.4索末菲展开212

7.4黑体辐射216

7.4.1紫外灾难216

7.4.2普朗克分布216

7.4.3光子217

7.4.4对所有模式求和218

7.4.5普朗克谱219

7.4.6总能量221

7.4.7光子气体的熵221

7.4.8宇宙背景辐射222

7.4.9从洞中逃