《熱學(xué)/物理類專業(yè)系列教材》是編者在多年講授熱學(xué)課程的基礎(chǔ)上,認(rèn)真參考近年來(lái)出版的優(yōu)秀熱學(xué)教材,針對(duì)熱學(xué)課時(shí)數(shù)較少的物理專業(yè)編寫(xiě)的。體系和內(nèi)容符合教學(xué)需要,內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要,突出物理圖像,適當(dāng)降低了難度。
《熱學(xué)/物理類專業(yè)系列教材》包括六章:氣體的平衡態(tài)及其物態(tài)方程、氣體動(dòng)理論的基本概念、氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率和能量的統(tǒng)計(jì)分布律、氣體內(nèi)的輸運(yùn)過(guò)程、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律(同時(shí)介紹了信息熵、自由能、自由焓的概念)。在引言中簡(jiǎn)要列出熱學(xué)發(fā)展史上的重要事件年表。各章思考題、習(xí)題的配置圍繞最基本知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容,適當(dāng)進(jìn)行了知識(shí)的擴(kuò)展和深化。
《熱學(xué)/物理類專業(yè)系列教材》可作為高等院校物理類專業(yè)熱學(xué)課程教材,也可供其他專業(yè)選用。
本書(shū)是編者在多年講授熱學(xué)課程的基礎(chǔ)上,認(rèn)真參考近年來(lái)出版的優(yōu)秀熱學(xué)教材,本著既簡(jiǎn)明扼要又能滿足后期課程所需要的基礎(chǔ)知識(shí)的原則,適應(yīng)熱學(xué)課程課時(shí)數(shù)較少的情況(周學(xué)時(shí)2),為物理類專業(yè)所編寫(xiě)的一部熱學(xué)教材。
全書(shū)共分6章,第1章介紹氣體的平衡態(tài)、溫標(biāo)及氣體的狀態(tài)方程;第2章介紹氣體動(dòng)理論的基本概念;第3章介紹氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率和能量的統(tǒng)計(jì)分布律;第4章介紹近平衡系統(tǒng)中的輸運(yùn)現(xiàn)象,并說(shuō)明輸運(yùn)現(xiàn)象的微觀本質(zhì);第5章介紹熱力學(xué)第一定律及所涉及的基本概念和經(jīng)典實(shí)驗(yàn);第6章介紹熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)熵及信息熵,為了與后繼課程《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》較好地銜接,還介紹了自由能、自由焓的概念。受課時(shí)數(shù)的限制,《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》中作為重點(diǎn)內(nèi)容的相變等概念在本書(shū)中沒(méi)有進(jìn)行深入討論。為了使學(xué)生對(duì)熱學(xué)的歷史沿革有全面的了解,在引言中還簡(jiǎn)要列出熱學(xué)發(fā)展史上的重要事件年表。在課程內(nèi)容編排順序上,兼顧了課堂教學(xué)的方便,例如將分子力、范德瓦爾斯方程和真實(shí)氣體狀態(tài)方程簡(jiǎn)介編在了一起。全書(shū)采用國(guó)際單位制。書(shū)中有號(hào)的部分為選學(xué)內(nèi)容。
《熱學(xué)》課程的主要內(nèi)容基本上屬于經(jīng)典物理學(xué)的范疇。本書(shū)對(duì)基本概念、基本規(guī)律和基本方法的闡述力求透徹清楚、層次分明,重視對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的訓(xùn)練和培養(yǎng),加強(qiáng)物理思維方法訓(xùn)練,重視理論聯(lián)系實(shí)際。廣泛吸取相關(guān)教材靈活求新的優(yōu)點(diǎn),在不同章節(jié)中適當(dāng)引入了與熱學(xué)相關(guān)的物理學(xué)史、科學(xué)前沿和交叉學(xué)科領(lǐng)域等有關(guān)內(nèi)容的介紹。
本書(shū)在各章例題、思考題及習(xí)題的選擇方面,從夯實(shí)學(xué)生對(duì)基本概念、基本規(guī)律的理解出發(fā),圍繞最基本的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容,適當(dāng)進(jìn)行知識(shí)的擴(kuò)展和深化。題目難度由淺入深,循序漸進(jìn),既能滿足大多數(shù)同學(xué)的學(xué)習(xí)要求,又能使學(xué)有余力的同學(xué)接觸到較深層次的問(wèn)題。其目的是為了讓學(xué)生通過(guò)這些練習(xí),逐步加深對(duì)熱運(yùn)動(dòng)本質(zhì)的認(rèn)識(shí),形成獨(dú)立思考問(wèn)題的能力,運(yùn)用所學(xué)的熱學(xué)知識(shí)去解釋日常生活中所遇到的熱現(xiàn)象,去理解科學(xué)領(lǐng)域中所研究的熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,形成良好的科學(xué)思維能力。
編者對(duì)關(guān)心和支持本書(shū)編輯出版的清華大學(xué)出版社鄒開(kāi)顏編輯、趙從棉編輯以及有關(guān)同行表示衷心的感謝。編者深感要編寫(xiě)一部易教易學(xué)且有創(chuàng)新的基礎(chǔ)課教材是一件相當(dāng)艱巨的工作,由于時(shí)間和水平所限,書(shū)中難免有錯(cuò)誤或不妥之處,懇請(qǐng)廣大同行和讀者批評(píng)指正。
本書(shū)可作為普通高校物理類專業(yè)的少課時(shí)的教材,也可作為理工非物理類專業(yè)的教材或參考書(shū)。
編者 2013年9月
引言
0.1 熱學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容
0.1.1 熱現(xiàn)象
0.1.2 熱力學(xué)系統(tǒng)
0.2 熱學(xué)研究方法
0.2.1 宏觀方法
0.2.2 微觀方法
0.3 熱學(xué)發(fā)展史上重要紀(jì)年簡(jiǎn)表
0.3.1 量熱學(xué)與熱力學(xué)
0.3.2 經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理
第1章 氣體的平衡態(tài)及其物態(tài)方程
1.1 平衡態(tài)物態(tài)參量
1.1.1 熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)與非平衡態(tài)
1.1.2 物態(tài)參量
1.2 溫度
引言
0.1 熱學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容
0.1.1 熱現(xiàn)象
0.1.2 熱力學(xué)系統(tǒng)
0.2 熱學(xué)研究方法
0.2.1 宏觀方法
0.2.2 微觀方法
0.3 熱學(xué)發(fā)展史上重要紀(jì)年簡(jiǎn)表
0.3.1 量熱學(xué)與熱力學(xué)
0.3.2 經(jīng)典統(tǒng)計(jì)物理
第1章 氣體的平衡態(tài)及其物態(tài)方程
1.1 平衡態(tài)物態(tài)參量
1.1.1 熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)與非平衡態(tài)
1.1.2 物態(tài)參量
1.2 溫度
1.2.1 熱力學(xué)第零定律
1.2.2 溫度、溫標(biāo)
1.3 理想氣體物態(tài)方程
1.3.1 玻意耳定律
1.3.2 理想氣體物態(tài)方程
1.3.3 普適氣體常量R
1.3.4 混合理想氣體物態(tài)方程
第1章 思考題
第1章 習(xí)題
第2章 氣體分子動(dòng)理論的基本概念
2.1 物質(zhì)分子動(dòng)理論基本圖像
2.1.1 物質(zhì)的微觀模型
2.1.2 理想氣體微觀模型
2.2 理想氣體壓強(qiáng)公式
2.2.1 理想氣體壓強(qiáng)的微觀意義
2.2.2 推導(dǎo)理想氣體壓強(qiáng)公式的統(tǒng)計(jì)假設(shè)
2.2.3 理想氣體壓強(qiáng)公式推導(dǎo)
2.2.4 壓強(qiáng)公式的意義及壓強(qiáng)的實(shí)質(zhì)
2.3 溫度公式及溫度的實(shí)質(zhì)
2.3.1 溫度的微觀解釋
2.3.2 對(duì)理想氣體定律的驗(yàn)證
2.4 分子力 分子勢(shì)能曲線
2.5 范德瓦爾斯物態(tài)方程
2.6 其他氣體的物態(tài)方程
第2章 思考題
第2章 習(xí)題
第3章 氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率和能量的統(tǒng)計(jì)分布律
3.1 統(tǒng)計(jì)規(guī)律的基本概念
3.2 氣體分子的速率分布律
3.2.1 速率分布函數(shù)
3.2.2 麥克斯韋速率分布律
3.2.3 三種統(tǒng)計(jì)速率
3.2.4 用約化速率表示的麥克斯韋速率分布律
3.3 麥克斯韋速度分布律
3.3.1 速度空間與速度分布函數(shù)
3.3.2 用分子射線實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證麥克斯韋速度分布
3.4 玻爾茲曼分布律
3.4.1 重力場(chǎng)中分子按高度的等溫分布
3.4.2 玻爾茲曼密度分布律
3.4.3 麥克斯韋一玻爾茲曼分布律
3.5 能量均分定理與熱容
3.5.1 自由度的一般概念
3.5.2 從能量角度重新定義自由度
3.5.3 能量按自由度均分定理
3.5.4 理想氣體的內(nèi)能及熱容
第3章 思考題
第3章 習(xí)題
第4章 氣體內(nèi)的輸運(yùn)過(guò)程
4.1 氣體分子的平均碰撞次數(shù)和平均自由程
4.1.1 分子碰撞截面
4.1.2 分子的平均自由程和碰撞頻率
4.1.3 氣體分子按自由程的分布+
4.2 輸運(yùn)過(guò)程
4.2.1 輸運(yùn)過(guò)程的宏觀規(guī)律
4.2.2 輸運(yùn)過(guò)程的微觀解釋
……
第5章 熱力學(xué)第一定律
第6章 熱力學(xué)第二定律
習(xí)題參考答案
習(xí)題參考書(shū)目