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第1章 气体动力论1

1.1 绪论1

1.1.1 研究物质热现象的宏观理论和微观理论1

1.1.2 气体动力论及其发展3

1.2 理想气体动力论的基本概念5

1.2.1 物理模型的建立5

1.2.2 理想气体动力论的基本方程7

1.2.3 理想气体的温度和状态方程12

1.3 分子按速度的分布13

1.3.1 分布函数14

1.3.2 麦克斯韦速度分布律18

1.3.3 麦克斯韦分布律的实验验证21

1.4 气体分子的平均速度和最可几速度24

1.5 能量按自由度均分原理28

1.5.1 单原子气体能量均分原理28

1.5.2 理想气体的内能和比热29

1.6 气体分子的碰撞和自由程30

1.6.1 气体分子的碰撞和传输现象30

1.6.2 单位时间的平均碰撞次数和平均自由程32

1.6.3 影响平均自由程的因素35

1.7 气体中的扩散36

1.7.1 费克定律37

1.7.2 非稳态扩散37

1.7.3 稳态扩散40

1.8.2 非稳态导热43

1.8.1 基本概念和傅立叶定律43

1.8 气体中的导热43

1.8.3 稳态导热45

1.9 气体的内摩擦48

1.9.1 内摩擦的产生机理48

1.9.2 内摩擦系数49

1.9.3 各传输系数间的关系50

1.10 稀薄气体的特性51

1.10.1 热分子压力效应和热流逸现象52

1.10.2 分子密度的涨落55

1.10.3 稀薄气体传输现象的特点57

1.11 稀薄气体的流动58

1.11.1 气体流动的型态及分子流的概念58

1.11.2 通过小孔的分子流动60

1.11.3 长管中的分子流动（克努森流动）61

1.11.4 气体混合物的分子流动气体的分离65

1.12 稀薄气体中的传热67

1.12.1 热适应系数气体同固体表面间的换热68

1.12.2 两平行平板间的自由分子导热70

1.12.3 两同心圆筒壁间的自由分子导热72

1.13 分子间作用力与实际气体状态特性73

1.13.1 分子间的作用力74

1.13.2 实际气体的状态特性75

练习题78

第2章 统计热力学基础81

2.1 绪论81

2.2.1 粒子运动状态的经典描述84

2.2 粒子运动状态的描述84

2.2.2 粒子运动状态的量子描述86

2.3 体系微观状态及热力学几率90

2.3.1 体系微观状态的描述90

2.3.2 宏态数、微态数和热力学几率91

2.4 三种统计方法94

2.4.1 MB统计94

2.4.2 BE统计和FD统计95

2.4.3 三种统计的比较98

2.5 平衡状态时的粒子分布99

2.5.1 分布律的推导方法100

2.5.2 玻尔兹曼关系和拉格朗日乘数102

2.5.3 三种统计分布律的比较103

2.6 配分函数和热力学参数的计算105

2.6.1 配分函数同体系宏观参数的关系105

2.6.2 单原子气体的配分函数和宏观参数的计算106

2.7 能量均分原理109

2.8 热量和功的统计解释110

2.9 光子体系和辐射定律112

2.9.1 光子体系的特性112

2.9.2 普朗克辐射方程114

2.9.3 斯蒂芬－玻尔兹曼定律116

2.9.4 维恩定律117

练习题118

3.1 引言121

第3章 纯物质的宏观性质和相变过程121

3.2 热力学函数及其关系式122

3.2.1 热力学函数122

3.2.2 特性函数和麦克斯韦关系123

3.2.3 吉布斯－亥尔姆霍茨方程125

3.2.4 TdS方程127

3.3 比热关系式129

3.3.1 定压比热同定容比热之差129

3.3.2 定压比热同定容比热之比133

3.4 低温下固体的比热134

3.4.1 非金属晶体的比热134

3.4.2 金属的比热137

3.5 气体的比热141

3.5.1 关于气体热容量的理论142

3.5.2 单原子及双原子气体的比热146

3.5.3 多原子气体的比热148

3.6 气体膨胀制冷148

3.6.1 气体的等熵膨胀148

3.6.2 气体的绝热节流150

3.6.3 气体流经等截面管时的绝热膨胀152

3.7 纯物质的一阶相变159

3.7.1 一阶相变的基本特征159

3.7.2 克拉贝隆－克劳修斯方程161

3.7.3 相变潜热同温度的关系162

3.7.4 纯物质的相图和puT图163

3.8.1 升华过程的近似计算166

3.8 升华过程及蒸汽压力方程166

3.8.2 克希霍夫方程167

3.8.3 蒸气压力方程169

3.9 蒸发过程171

3.10 高阶相变173

3.10.1 二阶相变173

3.10.2 其它高阶相变176

练习题177

第4章 氦的性质和氦制冷180

4.1 氦的一般性质180

4.1.1 氦的两种同位素180

4.1.2 氦的气液相变181

4.2.1 Нθ4的相图184

4.2 液体Нθ4的性质184

4.2.2 液体Нθ4的热物理性质186

4.2.3 按近λ点时Pp随温度的变化192

4.3 液体He3的性质195

4.3.1 He3的相图195

4.3.2 液体He3的热物理性质197

4.4 固体氦的性质201

4.4.1 氦的固液平衡和固体氦的晶体结构201

4.4.2 固体氦的热力性质204

4.4.3 熔解过程中能量的变化207

4.5 氦制冷210

4.5.2 Нθ3压缩制冷216

4.6.1 溶液的相图221

4.6 He3-Нθ4混合物的性质221

4.5.1 液氦抽气蒸发制冷221

4.6.2 渗透压力223

4.6.3 溶液的焓和熵227

4.7 氦稀释制冷机的工作原理229

4.7.1 制冷机的组成及工作过程229

4.7.2 制冷机制冷量的计算及性能分析232

4.7.3 制冷机的热量平衡235

附表4-1 饱和液体Нθ的性质236

附表4-2 饱和液体Нθ3的性质240

附表4-3 沿熔解曲线固体Нθ4的热力性质243

附表4-4 沿熔解曲线Нθ3的压力和熵244

练习题246

5.1 功的一般概念247

第5章 电磁场热力学和磁制冷247

5.2 电极化功和磁极化功249

5.2.1 电极化功249

5.2.2 磁极化功251

5.3 电场和磁场的热力学关系253

5.3.1 基本方程和定义254

5.3.2 麦克斯韦关系255

5.3.3 TdS方程256

5.4 磁制冷的热力学基础256

5.4.1 原子磁性及顺磁盐的热力学性质257

5.4.2 磁场强度变化时顺磁盐温度的变化261

5.5.1 装置及其操作过程264

5.5 顺磁盐绝热退磁制冷264

5.5.2 绝热退磁制冷的热力学分析267

5.6 磁制冷机269

5.6.1 磁制冷机的理论循环270

5.6.2 磁制冷机的实现方式271

5.7 核绝热退磁制冷278

5.7.1 核磁性278

5.7.2 核绝热退磁制冷的原理和设备279

5.8 各种工质体系制冷过程熵的分析283

练习题287

6.1 НθⅡ的超流动性289

6.1.1 超常导热性289

第6章 超流动性和超导电性289

6.1.2 超常流动性290

6.2 关于НθⅡ超流动性的理论293

6.2.1 量子凝结及二流体模型293

6.2.2 准粒子理论298

6.3 热机械效应和喷泉效应方程300

6.3.1 热机械效应300

6.3.2 喷泉效应方程301

6.4 声波在НθⅡ中的传播305

6.4.1 第二声306

6.4.2 第四声310

6.5 爬行液膜和第三声312

6.6.1 He3与Нθ4原子核结构的不同313

6.6 超流Нθ3简介313

6.6.2 超流He3的性质314

6.6.3 两类超流体的比较316

6.7 超导电性的基本概念317

6.7.1 零电阻及超导电性317

6.7.2 超导材料及其超导临界温度320

6.7.3 影响超导临界温度的因素323

6.8 第Ⅰ类超导体的磁学性质323

6.8.1 临界磁场强度324

6.8.2 临界电流327

6.8.3 迈斯纳效应329

6.9.1 超导相变331

6.9 第Ⅰ类超导体的热力学性质331

6.9.2 比热333

6.9.3 导热系数336

6.10 关于超导电性的理论336

6.10.1 二流体模型337

6.10.2 库柏对和BCS理论338

6.11 第Ⅱ类超导体简介340

练习题343

附录345

附录一 本书用物理量符号表345

附录二 基本物理常数表351

附录三 主题词索引351

附录四 人名索引356