《熱物理概念（第2版）——熱力學與統計物理學》是2015年清華大學出版社出版的圖書，作者是[英]Stephen J. Blundell and Katherine M. Blundell 。
基本介紹
- 書名：熱物理概念（第2版）——熱力學與統計物理學
- 作者：[英]Stephen J. Blundell and Katherine M. Blundell
- 譯者：鞠國興
- ISBN：9787302408369
- 定價：79
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2015.09.01
內容簡介,第2版前言,目錄,
內容簡介
本書介紹和討論了熱力學和統計物理學中一些核心的概念，通過實例來說明新的概念、方法和原理，對於相關的歷史背景和發現過程也作了比較具體的描述。
本書詳細介紹了作為熱力學和統計物理學基礎的一些主要原理以及它們的套用.書中以非常清晰的方式介紹和討論了熱力學和統計物理學中的一些核心概念，通過非常豐富的實例說明新的概念、方法和原理，對於相關的歷史背景和發現過程也作了比較具體的描述.本書關於概念、原理和方法的套用涉及天體物理、大氣物理、信息和通信理論、凝聚態物理等眾多學科，體現了基本理論和方法的廣泛適用性.
全書分為9部分，內容包括：準備知識、氣體動理學理論、輸運和熱擴散、熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學的套用、統計力學、超越理想氣體以及特殊專題.為突出主題，每部分分為篇幅大致相當的數章，全書共37章，每章末包含了本章小結，拓展閱讀以及練習題，有助於加深對概念、原理和方法的理解.
本書可作為綜合大學或師範院校物理學以及相關專業的熱力學統計物理課程的教材或教學參考書，也可供其他有關人員參考.
第2版前言
本書第2版保持了與第1版相同的結構,但是增加了機率論、貝葉斯(Bayes)定理、擴散問題、滲透、伊辛(Ising)模型、蒙特卡羅(Monte-Carlo)模擬以及大氣物理中的輻射傳輸等內容.我們也利用此機會改進了各類專題的處理方法,這包括約束的討論,費米–狄拉克(Fermi–Dirac)分布和玻色–愛因斯坦(Bose–Einstein)分布的表示,以及修改了各類錯誤.我們特別感謝下列人員,他們指出了錯誤或遺漏並進行了高度相關的評述:DavidAndrews,JohnAveson,RyanBuckinham,RaduColdea,MerlinCooper,PeterCoulon,PeterDu.y,TedEinstein,JoeFallen,AmyFok,FelixFlicker,WilliamFrass,AndrewGarner,PaulHennin,BenJones,StephenJustham,AustenLamacraft,PeterLiley,GabrielMcManus,AdamMicolich,RobinMoss,AlanO’NeillWilsonPoon,CaityRice,AndrewSteane,NicolavanLeeuwen,YanMeiWang,PeterWatson,HelenaWilding,以及MichaelWilliams.我們再次得到牛津大學出版社工作人員的支持,特別是我們的編審AlisonLees,他特別仔細地審閱了手稿,作了許多重要的改進.MylesAllen,DavidAndrews以及WilliamIngram在關於大氣物理的處理方面給予了我們非常持久和有教益的評述,他們的奉獻是無價的,也感謝Geo.Brooker,他與我們分享了他關於自由能性質的深刻見解.感謝TomLancaster,他再次提出了許多有益的建議.
史蒂芬·布倫德爾凱瑟琳·布倫德爾
於牛津大學
2009年8月
目錄
第1部分準備知識
第1章引言3
1.1什麼是摩爾？3
1.2熱力學極限4
1.3理想氣體6
1.4組合問題8
1.5本書計畫10
本章小結12
練習.12
第2章熱量13
2.1熱量的一個定義13
2.2熱容14
本章小結16
練習16
第3章機率18
3.1離散機率分布18
3.2連續機率分布20
3.3線性變換21
3.4方差21
3.5線性變換和方差22
3.6獨立變數23
3.7二項式分布25
本章小結27
拓展閱讀27
練習27
第4章溫度與玻爾茲曼因子32
4.1熱平衡32
4.2溫度計33
4.3巨觀態與微觀態34
4.4溫度的一個統計定義36
4.5系綜37
4.6正則系綜38
4.7玻爾茲曼分布的套用41
本章小結44拓展閱讀45練習45
第2部分氣體動理學理論
第5章麥克斯韋–玻爾茲曼分布49
5.1速度分布49
5.2速率分布50
5.2.1.v.和.v2..51
5.2.2一個氣體分子的平均動能.52
5.2.3f(v)的極大值.52
5.3實驗驗證52本章小結..55
練習.55
第6章壓強.58
6.1分子的分布59
6.1.1立體角59
6.1.2在某一方向上以某一速率運動的分子數.59
6.1.3撞擊器壁的分子數60
6.2理想氣體定律61
6.3道爾頓定律63
本章小結..63
練習.64
第7章分子瀉流..67
7.1通量..67
7.2瀉流..68
本章小結..72
練習.72
第8章平均自由程和碰撞.74
8.1平均碰撞時間74
8.2碰撞截面75
8.3平均自由程77
本章小結..78
練習.78
第3部分輸運和熱擴散
第9章氣體的輸運性質.81
9.1黏性..81
9.2熱傳導.86
9.3擴散..89
9.4更細緻的理論91
本章小結..93
拓展閱讀..93
練習.94
第10章熱擴散方程.96
10.1熱擴散方程的推導..96
10.2一維熱擴散方程.97
10.3穩恆態..99
10.4球的熱擴散方程.100
10.5牛頓冷卻定律..104
10.6普朗特數.105
10.7熱源.106
10.8粒子擴散.107
本章小結.107
練習108
第4部分第一定律
第11章能量.115
11.1一些定義.115
11.1.1熱平衡系統115
11.1.2態函式..115
11.2熱力學第一定律.117
11.3熱容.118
本章小結.121
練習122
第12章等溫和絕熱過程.125
12.1可逆性.125
12.2理想氣體的等溫膨脹.126
12.3理想氣體的絕熱膨脹.127
12.4絕熱大氣.128
本章小結.129
練習129
第5部分第二定律
第13章熱機和第二定律.135
13.1熱力學第二定律.135
13.2卡諾熱機.135
13.3卡諾定理.138
13.4克勞修斯表述和開爾文表述的等價性..139
13.5熱機舉例.140
13.6逆向運行的熱機.141
13.7克勞修斯定理..143
本章小結.145
拓展閱讀.146
練習146
第14章熵.149
14.1熵的定義.149
14.2不可逆變化..149
14.3再論熱力學第一定律.151
14.4焦耳膨脹.153
14.5熵的統計基礎..155
14.6混合熵.156
14.7麥克斯韋妖..158
14.8熵和機率.159
本章小結.161
練習161
第15章資訊理論166
15.1信息和香農熵..166
15.2信息和熱力學..168
15.3數據壓縮.169
15.4量子信息.170
15.5條件機率和聯合機率.172
15.6貝葉斯定理..173
本章小結.175
拓展閱讀.175
練習176
第6部分熱力學的套用
第16章熱力學勢181
16.1內能U.181
16.2焓H.182
16.3亥姆霍茲函式F183
16.4吉布斯函式G183
16.5約束.184
16.6麥克斯韋關係..188
本章小結.194
練習195
第17章細桿，氣泡和磁體.199
17.1彈性桿.199
17.2表面張力.201
17.3電偶極矩與磁偶極矩.203
17.4順磁性.204
本章小結.208
練習209
第18章熱力學第三定律.211
18.1熱力學第三定律的不同表述..211
18.2第三定律的一些推論.213
本章小結.215
練習216
第7部分統計力學
第19章能量均分219
19.1能量均分定理..219
19.2套用.222
19.2.1單原子氣體中的平動222
19.2.2雙原子氣體中的轉動222
19.2.3雙原子氣體中的振動223
19.2.4固體熱容..224
19.3所作的假設..225
19.4布朗運動.226
本章小結.226
練習227
第20章配分函式..228
20.1寫出配分函式..228
20.2得到態函式..230
20.3一個重要的思想.236
20.4組合配分函式..236
本章小結.239
練習239
第21章理想氣體的統計力學241
21.1態密度.241
21.2量子密度.243
21.3可分辨性.244
21.4理想氣體的態函式.246
21.5吉布斯佯謬..247
21.6雙原子氣體的熱容.248
本章小結.249
練習249
第22章化學勢251
22.1化學勢的定義..251
22.2化學勢的內涵..252
22.3巨配分函式..254
22.4巨勢.255
22.5作為單粒子吉布斯函式的化學勢.257
22.6多種類型的粒子.257
22.7粒子數守恆定律.258
22.8化學勢和化學反應.259
22.9滲透.263
本章小結.267
拓展閱讀.267
練習268
第23章光子.270
23.1電磁輻射的經典熱力學..270
23.2譜能量密度..272
23.3基爾霍夫定律..273
23.4輻射壓強.275
23.5光子氣體的統計力學.276
23.6黑體分布.277
23.7宇宙微波背景輻射.280
23.8愛因斯坦係數A和B281
本章小結.283
拓展閱讀.284
練習284
第24章聲子.286
24.1愛因斯坦模型..286
24.2德拜模型.287
24.3聲子色散關係..291
本章小結.294
拓展閱讀.295練習295
第8部分超越理想氣體
第25章相對論性氣體.299
25.1有質量粒子的相對論性色散關係.299
25.2極端相對論性氣體.300
25.3極端相對論性氣體的絕熱膨脹.302
本章小結.303
練習304
第26章實際氣體..305
26.1范德瓦爾斯氣體.305
26.2狄特里奇方程..312
26.3位力展開.313
26.4對應態定律..317
本章小結.318
練習318
第27章冷卻真實氣體.320
27.1焦耳膨脹.320
27.2等溫膨脹.321
27.3焦耳–開爾文膨脹.322
27.4氣體的液化..325
本章小結.326
練習326
第28章相變.328
28.1潛熱.328
28.2化學勢和相變..330
28.3克勞修斯–克拉珀龍方程331
28.4穩定性和亞穩定性.335
28.5吉布斯相律..339
28.6依數性.340
28.7相變的分類..341
28.8伊辛模型.344
本章小結.350
拓展閱讀.350練習350
第29章玻色–愛因斯坦統計和費米–狄拉克統計.352
29.1交換和對稱性..352
29.2全同粒子的波函式.354
29.3全同粒子的統計.356
本章小結.359
拓展閱讀.360
練習360
第30章量子氣體和凝聚.365
30.1無相互作用的量子流體..365
30.2費米氣體.367
30.3玻色氣體.372
30.4玻色–愛因斯坦凝聚(BEC).374
本章小結.378
拓展閱讀.379
練習379
第9部分特殊專題
第31章聲波.383
31.1等溫條件下的聲波.384
31.2絕熱條件下的聲波.384
31.3聲波通常是絕熱的還是等溫的？.385
31.4流體中聲速的推導.386
本章小結.388
拓展閱讀.388
練習388
第32章激波.390
32.1馬赫數.390
32.2激波的結構..390
32.3激波守恆定律..391
32.4蘭金–於戈尼奧條件392
本章小結.395
拓展閱讀.395
練習395
第33章布朗運動與漲落.397
33.1布朗運動.397
33.2約翰孫噪聲..399
33.3漲落.400
33.4漲落與資用能..402
33.5線性回響.404
33.6關聯函式.406
本章小結.411
拓展閱讀.412
練習412
第34章非平衡熱力學.413
34.1熵產生.413
34.2動理學係數..414
34.3昂薩格倒易關係的證明..415
34.4溫差電.417
34.5時間反演與時間之箭.422
本章小結.423
拓展閱讀.423
練習423
第35章恆星.425
35.1引力相互作用..426
35.1.1引力坍縮和金斯判據426
35.1.2流體靜平衡427
35.1.3位力定理..428
35.2核反應.430
35.3傳熱.431
35.3.1光子擴散傳熱...431
35.3.2對流傳熱..433
35.3.3標度關係..434
本章小結.436
拓展閱讀.437
練習437
第36章緻密物體438
36.1電子簡併壓..438
36.2白矮星.439
36.3中子星.440
36.4黑洞.443
36.5吸積.444
36.6黑洞和熵.444
36.7生命、宇宙和熵446
本章小結.446
拓展閱讀.447
練習447
第37章地球大氣..448
37.1太陽能.448
37.2大氣的溫度分布.449
37.3輻射傳輸.451
37.4溫室效應.454
37.5全球變暖.458
本章小結.460
拓展閱讀.461
練習461
附錄附錄A基本常數.465
附錄B有用的公式.466
附錄C有用的數學.470
C.1階乘積分.470
C.2高斯積分.470
C.3斯特林公式...472
C.4黎曼ζ函式.474
C.5多對數函式...476
C.6偏導數477
C.7恰當微分.478
C.8超球的體積...479
C.9雅可比行列式479
C.10狄拉克δ函式.480
C.11傅立葉變換....481
目錄19
C.12擴散方程的解.482
C.13拉格朗日乘子.483
附錄D電磁波譜.485
附錄E一些熱力學定義.486
附錄F熱力學展開公式.487
附錄G約化質量.488
附錄H主要符號總表.489
參考文獻492
索引..496
英漢人名譯名對照表506
譯後記..509
