统计热力学基础

分類: 图书,自然科学,物理学,理论物理学,
作者: 李春福,王绍龙编著
出 版 社: 哈尔滨工业大学出版社
出版时间: 2008-9-1字数: 277000版次: 1页数: 187印刷时间: 2008/09/01开本: 16开印次: 1纸张: 胶版纸I S B N : 9787560327815包装: 平装编辑推荐
交叉性,前沿性,融合相关学科,仪表材料领域的发展方向;先进性,科学性,院士专家著书,反映材料科学的最新成果;可读性,广交性,内容丰富翔实,促进材料工程的实用实践。
内容简介
本书是根据教育部引导性“材料科学与工程专业”(80205Y)课程设置中的“统计力学”教学大纲要求编写而成的。本书系统地阐述了统计热力学的基本概念、原理及构成材料的多粒子系统的热力学性质的各种统计处理方法,特别是对统计热力学在材料科学中的应用进行了相应的介绍。
本书可作为高等学校材料科学与工程、化学工程与工艺以及相近专业的技术基础课教材,也可供相应专业的研究生、教师和科研工作者参考。
目录
绪言
第一章热力学基本理论
1.1热力学基本定律
1.2热力学状态函数及其关系式
第二章统计热力学基本原理
2.1系统状态的描述
2.2相空间与哈密顿方程
2.3系统的宏观态与微观态
第三章统计系综与刘维定理
3.1统计系综
3.2刘维定理
第四章平衡态的经典统计理论
4.1微正则系综
4.2正则系综
4.3正则系综条件下的热力学函数
4.4正则系综的涨落
4.5近独立子系
4.6麦克斯韦速度分布
4.7气体在重力场中的分布
4.8能量均分定理
4.9巨正则系综
4.10实际气体物态方程
第五章平衡态量子统计理论
5.1平衡态量子统计总论
5.2几个简单体系量子态的说明
5.3量子统计概述
5.4近独立子系的分布
5.5近独立子系统按能级分布的另一推导
5.6玻耳兹曼分布的适用范围
5.7气体热容的量子统计理论
5.8固体热容
5.9金属中的自由电子
5.10半导体载流子统计
5.11光子气体
5.12玻色一爱因斯坦凝结
5.13顺磁性的统计理论
第六章涨落理论
6.1涨落的准热力学理论——围绕平均值的涨落
6.2光的散射
6.3空间关联
6.4布朗运动
6.5电路的噪声
第七章非平衡态统计理论
7.1非平衡热力学简介
7.2非平衡统计理论简介
附录常用物理常数
参考文献
后记
书摘插图
第一章 热力学基本理论
1.1 热力学基本定律
1.1.1系统温度与热平衡
热力学是现代自然科学与工程的重要理论基础,也是材料科学与工程、化学工程等学科的最重要的理论基础之一。在大学物理、物理化学或化学热力学课程中已经学习了经典热力学的基本理论,这中间的精髓与核心内容即是热力学的三个定律。
经典热力学是阐述自然界热现象的科学,在描述热现象的过程中,需要对研究的对象进行确定,将热力学研究对象的集合称为系统(也叫体系),将研究对象之外的对研究对象有影响的所有的外界称之为环境。
在描述系统热现象的众多参数中,温度是最重要的参数之一。温度是用来表征热力学系统的冷热程度的物理量。
假若有两个热力学系统分别与另一个热力学系统达到了热平衡,则说,这两个热力学系统之间也必然处于热平衡。这个结论被称为热平衡定律。在热力学中,人们也常常把热平衡定律称为热力学第零定律。
正是这个热平衡定律为温度概念的提出和温度的测量提供了实验基础。由热力学第零定律可以看出,处于同一热平衡状态的系统,必定具有某一个共同的物理性质,表征这一物理性质的物理量被定义为温度。因此,对于一切处于热平衡的系统都具有相同的温度。
比较、测量物体的温度,并不需要与被测量物体直接接触,只需要用一个标准的第三系统,分别与各个物体达到热平衡即可。这个标准的第三系统就是温度计。而温度计的温度是可以通过某一状态参数标识出来的。
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