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普通物理学教程 热学(第三版)

“十一五”国家规划教材

作者:
秦允豪
定价:
41.10 元
版面字数:
490千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
3
最新版次
印刷时间:
2018年
ISBN:
978-7-04-030090-1
物料号:
30090-C0
出版时间:
2011-01-17
读者对象:
高等教育
一级分类:
物理学与天文学类
二级分类:
物理学/应用物理学/天文学专业课程
三级分类:
热学

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,是在第二版的基础上修订而成的。本书第一版是面向21世纪课程教材、“九五”国家级重点教材。本书曾先后荣获国家教委优秀教材一等奖、国家级优秀教材二等奖等奖项,作者秦允豪教授采用本书在南京大学讲授的“热学”课程于2005年被评为国家精品课程。本书在修订中保持了原书严谨扎实又联系实际、知识面宽等特点,并保持了将内容分为三个层次加选读材料的结构,仅根据当前教学学时和使用学校面广的情况,对内容做了相应的调整,维持最基本的内容不变,只将部分选讲内容调整为扩展内容,并根据当前科学发展中的最新进展对阅读材料进行了更新。全书共分为6章:导论、分子动理学理论的平衡态理论、输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论、热力学第一定律、热力学第二定律与熵、物态与相变。

本书可作为高等学校物理类专业的教材,也可供其他专业的读者参考。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第一章 导论
        • §1.1 宏观描述方法与微观描述方法
          • §1.1.1 热学的研究对象及其特点
            • §1.1.2 宏观描述方法与微观描述方法
            • §1.2 热力学系统的平衡态
              • §1.2.1 热力学系统
                • §1.2.2 平衡态与非平衡态
                  • §1.2.3 热力学平衡
                    • *§1.2.4 非平衡态的宏观描述
                    • §1.3 温度
                      • §1.3.1 温度
                        • §1.3.2 热力学第零定律
                          • §1.3.3 温标
                          • §1.4 物态方程
                            • §1.4.1 物态方程
                              • §1.4.2 体膨胀系数、压缩系数、压强系数 热膨胀现象
                                • §1.4.3 理想气体物态方程
                                  • §1.4.4 混合理想气体物态方程
                                  • §1.5 物质的微观模型
                                    • §1.5.1 物质由大数分子组成
                                      • §1.5.2 分子热运动的例证——扩散、布朗运动与涨落
                                        • §1.5.3 分子间的吸引力与排斥力
                                        • §1.6 理想气体微观描述的初级理论
                                          • §1.6.1 理想气体微观模型
                                            • §1.6.2 单位时间内碰在单位面积器壁上平均分子数Γ=nv[]
                                              • §1.6.3 理想气体压强公式·压强的单位换算
                                                • §1.6.4 温度的微观意义
                                                  • *§1.6.5 气体分子碰壁数和p=nkT公式的简单应用
                                                  • §1.7 分子间作用力势能与真实气体物态方程
                                                    • §1.7.1 分子间相互作用势能曲线
                                                      • §1.7.2 分子碰撞有效直径、固体分子热振动、固体热膨胀
                                                        • §1.7.3 范德瓦耳斯方程
                                                          • *§1.7.4 昂内斯方程
                                                            • *§1.7.5 几种典型的分子作用力势能曲线
                                                            • 选读材料1.1 实用温度计简介
                                                              • 选读材料1.2 热膨胀现象
                                                                • 选1.2.1 岩石风化
                                                                  • 选1.2.2 在古代热胀冷缩用于开山凿河
                                                                    • 选1.2.3 伸缩缝 高速铁路中的无缝钢轨
                                                                    • 选读材料1.3 天空中的涨落
                                                                      • 选1.3.1 为什么天空是蓝色的?为什么日出日落时太阳是红色的?
                                                                        • 选1.3.2 光的散射
                                                                        • 选读材料1.4 范德瓦耳斯方程中的b是分子固有体积的4倍的证明
                                                                          • 思考题
                                                                            • 习题
                                                                            • 第二章 分子动理学理论的平衡态理论
                                                                              • ※§2.1 分子动理学理论与统计物理学
                                                                                • §2.2 概率论的基本知识
                                                                                  • §2.2.1 伽尔顿板实验
                                                                                    • §2.2.2 等概率性与概率的基本性质
                                                                                      • §2.2.3 平均值及其运算法则
                                                                                        • §2.2.4 均方偏差
                                                                                          • §2.2.5 概率分布函数
                                                                                          • §2.3 麦克斯韦速率分布
                                                                                            • ※§2.3.1 分子射线束实验
                                                                                              • §2.3.2 麦克斯韦速率分布
                                                                                              • §2.4 麦克斯韦速度分布
                                                                                                • §2.4.1 速度空间
                                                                                                  • §2.4.2 麦克斯韦速度分布
                                                                                                    • ※§2.4.3 相对于vp的(麦克斯韦)速度分量分布与速率分布·误差函数
                                                                                                      • ※§2.4.4 从麦克斯韦速度分布导出速率分布
                                                                                                        • ※§2.4.5 绝对零度时金属中自由电子的速度分布与速率分布(费米球)
                                                                                                        • ※§2.5 气体分子碰壁数及其应用
                                                                                                          • §2.5.1 由麦克斯韦速度分布导出气体分子碰壁数
                                                                                                            • §2.5.2 气体压强公式的导出· 简并压强
                                                                                                              • §2.5.3 分子(原子)束技术与速率分布
                                                                                                                • §2.5.4 热电子发射
                                                                                                                • §2.6 外力场中自由粒子的分布·玻耳兹曼分布
                                                                                                                  • §2.6.1 等温大气压强公式· 悬浮微粒按高度分布
                                                                                                                    • ※§2.6.2 旋转体中粒子径向分布· 超速离心技术
                                                                                                                      • ※§2.6.3 玻耳兹曼分布
                                                                                                                      • §2.7 能量均分定理
                                                                                                                        • §2.7.1 理想气体热容
                                                                                                                          • §2.7.2 自由度与自由度数
                                                                                                                            • §2.7.3 能量均分定理
                                                                                                                              • *§2.7.4 能量按自由度均分的物理原因
                                                                                                                                • *§2.7.5 能量均分定理用于布朗粒子
                                                                                                                                  • ※§2.7.6 能量均分定理的局限 自由度的冻结
                                                                                                                                    • ※§2.7.7 固体的热容·杜隆-珀蒂定律
                                                                                                                                    • 附录2.1 一些定积分公式
                                                                                                                                      • 选读材料2.1 地球大气逃逸、月球和行星大气、太阳和太阳风、地球磁层
                                                                                                                                        • 选2.1.1 地球大气逃逸
                                                                                                                                          • 选2.1.2 月球大气
                                                                                                                                            • 选2.1.3 行星大气
                                                                                                                                              • 选2.1.4 太阳
                                                                                                                                                • 选2.1.5 太阳风
                                                                                                                                                  • 选2.1.6 地球磁层——地球生命的第一把保护伞
                                                                                                                                                  • 选读材料2.2 同位素分离获得浓缩铀
                                                                                                                                                    • 选读材料2.3 子系温度与负温度
                                                                                                                                                      • 选读材料2.4 台风 飓风 龙卷风
                                                                                                                                                        • 选读材料2.5 热辐射——分子动理论对于光子气体的应用
                                                                                                                                                          • 选2.5.1 光子的主要特征
                                                                                                                                                            • 选2.5.2 热辐射 普朗克定律 黑体
                                                                                                                                                              • 选2.5.3 光压
                                                                                                                                                                • 选2.5.4 斯特藩-玻耳兹曼定律
                                                                                                                                                                • 思考题
                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                  • 第三章 输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论
                                                                                                                                                                    • §3.1 黏性现象的宏观规律
                                                                                                                                                                      • §3.1.1 牛顿黏性定律 层流 湍流与混沌
                                                                                                                                                                        • §3.1.2 泊肃叶定律· 管道流阻
                                                                                                                                                                          • §3.1.3 斯托克斯定律· 云、雾中的水滴
                                                                                                                                                                          • §3.2 扩散现象的宏观规律
                                                                                                                                                                            • §3.2.1 菲克定律· 自扩散与互扩散
                                                                                                                                                                              • *§3.2.2 看作布朗粒子运动的扩散公式 x2=2Dt
                                                                                                                                                                              • §3.3 热传导现象的宏观规律
                                                                                                                                                                                • §3.3.1 傅里叶定律· 线性输运与非线性输运
                                                                                                                                                                                  • ※§3.3.2 热欧姆定律
                                                                                                                                                                                    • *§3.3.3 多孔绝热技术
                                                                                                                                                                                    • ※§3.4 对流传热
                                                                                                                                                                                      • §3.4.1 自然对流
                                                                                                                                                                                        • §3.4.2 牛顿冷却定律· 集成电路的散热
                                                                                                                                                                                          • *§3.4.3 两相对流传热·热管
                                                                                                                                                                                          • §3.5 气体分子平均自由程
                                                                                                                                                                                            • §3.5.1 碰撞(散射)截面
                                                                                                                                                                                              • §3.5.2 分子间平均碰撞频率
                                                                                                                                                                                                • ※§3.5.3 气体分子间相对运动速率分布
                                                                                                                                                                                                  • §3.5.4 气体分子平均自由程
                                                                                                                                                                                                  • ※§3.6 气体分子碰撞的概率分布
                                                                                                                                                                                                    • §3.6.1 气体分子的自由程分布
                                                                                                                                                                                                      • *§3.6.2 气体分子碰撞时间的概率分布
                                                                                                                                                                                                      • §3.7 气体输运系数的导出
                                                                                                                                                                                                        • §3.7.1 气体黏度导出
                                                                                                                                                                                                          • §3.7.2 气体的热传导系数与扩散系数
                                                                                                                                                                                                            • §3.7.3 与实验结果的比较
                                                                                                                                                                                                            • §3.8 稀薄气体中的输运过程
                                                                                                                                                                                                              • ※§3.8.1 稀薄气体的特征
                                                                                                                                                                                                                • §3.8.2 稀薄气体中的热传导现象及 黏性现象、*扩散现象
                                                                                                                                                                                                                • 选读材料3.1 量纲分析法简介
                                                                                                                                                                                                                  • 选读材料3.2 化学反应动力学 催化剂与酶
                                                                                                                                                                                                                    • 选读材料3.3 辐射传热
                                                                                                                                                                                                                      • 选3.3.1 基尔霍夫定律
                                                                                                                                                                                                                        • 选3.3.2 辐射传热
                                                                                                                                                                                                                          • 选3.3.3 太阳表面温度的估计
                                                                                                                                                                                                                            • 选3.3.4 温室减少热辐射 地球表面平均温度的估计
                                                                                                                                                                                                                              • 选3.3.5 空腔辐射传热 人体辐射热损失
                                                                                                                                                                                                                              • 选读材料3.4 温室效应
                                                                                                                                                                                                                                • 选读材料3.5 大气环流——大气中的自然对流传热
                                                                                                                                                                                                                                  • 选读材料3.6 太阳能热水器
                                                                                                                                                                                                                                    • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                                                                                                                                      • 第四章 热力学第一定律
                                                                                                                                                                                                                                        • §4.1 可逆与不可逆过程
                                                                                                                                                                                                                                          • §4.1.1 准静态过程
                                                                                                                                                                                                                                            • *§4.1.2 弛豫时间
                                                                                                                                                                                                                                              • §4.1.3 可逆与不可逆过程
                                                                                                                                                                                                                                              • §4.2 功和热量
                                                                                                                                                                                                                                                • §4.2.1 功是力学相互作用下的能量转移
                                                                                                                                                                                                                                                  • §4.2.2 体积膨胀功
                                                                                                                                                                                                                                                    • §4.2.3 其他形式的功
                                                                                                                                                                                                                                                      • §4.2.4 热量与热质说
                                                                                                                                                                                                                                                      • §4.3 热力学第一定律
                                                                                                                                                                                                                                                        • §4.3.1 能量守恒与转化定律
                                                                                                                                                                                                                                                          • §4.3.2 内能定理
                                                                                                                                                                                                                                                          • §4.4 热容与焓
                                                                                                                                                                                                                                                            • §4.4.1 定体热容与内能
                                                                                                                                                                                                                                                              • §4.4.2 定压热容与焓
                                                                                                                                                                                                                                                                • *§4.4.3 化学反应中的反应热、生成焓及赫斯定律
                                                                                                                                                                                                                                                                • §4.5 第一定律对气体的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                  • §4.5.1 理想气体的内能·焦耳实验
                                                                                                                                                                                                                                                                    • §4.5.2 理想气体的等体、等压、等温过程
                                                                                                                                                                                                                                                                      • §4.5.3 绝热过程
                                                                                                                                                                                                                                                                        • ※§4.5.4 大气温度绝热递减率
                                                                                                                                                                                                                                                                          • *§4.5.5 气体声速公式
                                                                                                                                                                                                                                                                            • §4.5.6 多方过程
                                                                                                                                                                                                                                                                            • §4.6 热机
                                                                                                                                                                                                                                                                              • §4.6.1 热机· 蒸汽机
                                                                                                                                                                                                                                                                                • §4.6.2 卡诺热机
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • ※§4.6.3 内燃机循环
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §4.7 焦耳-汤姆孙效应与制冷机
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §4.7.1 制冷循环与制冷系数
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §4.7.2 焦耳-汤姆孙效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §4.7.3 气体压缩式制冷机
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • ※§4.7.4 热泵型空调器
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 选读材料4.1 宇宙大爆炸与宇宙膨胀
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 选4.1.1 宇宙是有限的还是无限的?
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 选4.1.2 爱因斯坦的静态宇宙模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 选4.1.3 宇宙膨胀、哈勃定律和宇宙大爆炸
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 选4.1.4 暗能量和暗物质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 选4.1.5 宇宙年龄
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 选4.1.6 热宇宙模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 选读材料4.2 大气层结构和臭氧层
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 选4.2.1 大气层热层结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 选4.2.2 臭氧层——地球上生命的第二把保护伞
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 选读材料4.3 汽轮机
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 第五章 热力学第二定律与熵
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • §5.1 热力学第二定律的表述及其实质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §5.1.1 热力学第二定律的两种表述及其等效性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • *§5.1.2 利用两种表述判别可逆、不可逆
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §5.1.3 利用四种不可逆因素判别可逆、不可逆
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §5.1.4 热力学第二定律的实质·第二定律与第一定律、第零定律的比较·可用能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §5.2 卡诺定理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §5.2.1 卡诺定理· 不可能性与基本定律
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • *§5.2.2 卡诺定理的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • ※§5.2.3 热力学温标
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • §5.3 熵与熵增加原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • §5.3.1 克劳修斯等式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §5.3.2 熵和熵的计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §5.3.3 温-熵图
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §5.3.4 熵增加原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • *§5.3.5 热寂说
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • ※§5.3.6 “熵恒增”与“能贬值”·“最大功”与“最小功”
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • §5.3.7 热力学第二定律的数学表达式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • ※§5.3.8 熵的微观意义·玻耳兹曼关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 选读材料5.1 热力学第二定律的统计解释
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 选5.1.1 宏观状态与微观状态
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 选5.1.2 热力学第二定律的微观解释
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 选读材料5.2 熵与信息
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 选5.2.1 信息与信息量
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 选5.2.2 信息熵
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 选5.2.3 麦克斯韦妖
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 选5.2.4 信息处理消耗能量的下限
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 选读材料5.3 生命“赖负熵为生”
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 选5.3.1 遗传密码·生物高聚物中的信息·克隆技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 选5.3.2 生物中的负熵(流)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 选读材料5.4 超流氦的喷泉效应,它违背热力学第二定律吗?
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 选5.4.1 喷泉效应,它违背热力学第二定律吗?
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 选5.4.2 液氦Ⅱ的超流动性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 选5.4.3 液氦Ⅱ的二流体模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 选5.4.4 喷泉效应的解释
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第六章 物态与相变
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §6.1 物质的五种物态
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • §6.1.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • ※§6.1.2 固态
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • ※§6.2 液体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • §6.2.1 液体的微观结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §6.2.2 液体的彻体性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §6.3 液体的表面现象
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §6.3.1 表面张力与表面能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §6.3.2 弯曲液面附加压强
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §6.3.3 润湿与不润湿·毛细现象
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §6.4 气液相变
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §6.4.1 相与相变
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • §6.4.2 汽化和凝结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • §6.4.3 真实气体等温线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • ※§6.4.4 范德瓦耳斯等温线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §6.4.5 临界点· 一级相变与连续相变·*临界乳光
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • §6.5 固-液、固-气相变·相图
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §6.5.1 固-液及固-气相变
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • ※§6.5.2 相图
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • ※§6.5.3 克拉珀龙方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 选读材料6.1 超密态物质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 选6.1.1 白矮星
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 选6.1.2 中子星
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 选6.1.3 黑洞
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 选读材料6.2 等离子体
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 选读材料6.3 液晶及液晶显示器原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 选读材料6.4 水的结构与物理性质·水是生命之源
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 选读材料6.5 表面活性剂
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 选读材料6.6 固体的表面与界面
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 选6.6.1 界面与表面
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 选6.6.2 固体表面吸附
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 选6.6.3 二维物理 膜的功能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 选6.6.4 温差电现象·温差发电与温差电制冷
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 部分思考题、习题提示与答案
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 附录
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                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • (Ⅱ) 常用物理学常量
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 索引

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