热学(中国科学技术大学交叉学科基础物理教程中国科学技术大学精品教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

侯建国... 编

图书标签:

• 热学
• 物理学
• 热力学
• 统计物理
• 中国科学技术大学
• 交叉学科
• 基础物理
• 精品教材
• 物理教程
• 大学教材

店铺： 土星图书专营店

出版社： 中国科大

ISBN：9787312031830

商品编码：26954237181

开本：16

出版时间：2014-05-01

基本信息

• 商品名称：热学(中国科学技术大学交叉学科基础物理教程中国科学技术大学精品教材)
• 作者：朱晓东|主编:侯建国
• 定价：68
• 出版社：中国科大
• ISBN号：9787312031830

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2014-05-01
• 印刷时间：2014-05-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：320
• 字数：465千字

内容提要

《热学》一书作者朱晓东在中国科学技术大学长 期讲授本科生的热学基础课，具有丰富的教学经验。
    在参阅多部**外**教材和多年教学积累的基础上 ，作者试图编写一本适应交叉学科人才培养的需求、 具有时代气息的热学教材。内容以温度为主线，热与 温度相呼应、微观和宏观相配合，力图给读者以清晰 完整的物理图像。书中重视热学理论与实践的联系， 重视学科的新发展和新成就。书后亦附有大量的习题 ，供读者有针对性地选择练习，以加深对课程内容的 理解，培养利用所学理论、知识解决实际问题的能力 。
     《热学》可作为综合性大学和理工类院校普通物 理热学教科书或主要参考书，亦可供大专院校相关专 业及科技工作者参考。
    

目录

序
前言
绪论
0.1 热运动
0.2 热学的发展
0.3 热学的研究对象与方法
0.4 热学的理论体系与思想
第1章 温度
1.1 热力学系统的描述
1.1.1 热力学系统
1.1.2 热力学系统性质
1.1.3 热力学系统的状态
1.2 热力学第零定律
1.2.1 热平衡和热力学第零定律
1.2.2 温度
*1.2.3 温度世界
1.3 温标及温度测量
1.3.1 经验温标
*1.3.2 几种常用的温度计
1.3.3 理想气体温标
1.3.4 热力学温标及其他温标
1.4 不同温度下物质的聚集状态
1.4.1 固态
1.4.2 液态与气态
1.5 物态方程
1.5.1 一般情形
1.5.2 各向**的固体与液体的状态方程
1.5.3 气体状态方程
第2章 热运动统计规律
2.1 物质的微观模型
2.1.1 原子分子论
2.1.2 固体的微观特征
2.1.3 液体的微观特征
2.1.4 气体的微观特征
2.2 描述大数粒子的统计方法
2.2.1 决定论与概率论
2.2.2 概率与概率分布函数
2.2.3 统计平均值
2.2.4 涨落现象
2.3 理想气体的压强和温度
2.3.1 理想气体的微观模型
2.3.2 理想气体压强公式
2.3.3 温度的统计意义
2.4 范德瓦耳斯方程的微观图像
2.5 麦克斯韦分布律
2.5.1 速度空间与速度分布函数
2.5.2 麦克斯韦速度分布律
2.5.3 麦克斯韦速率分布律
2.5.4 麦克斯韦速率分布律的应用
*2.5.5 麦克斯韦分布律的验证与推导
2.6 玻耳兹曼分布律
2.6.1 玻耳兹曼分布律
2.6.2 气体分子在重力场中按高度的分布
*2.6.3 悬浮粒子按高度的分布
2.7 能量均分定理及应用
2.7.1 自由度
2.7.2 能量均分定理
2.7.3 理想气体的内能和热容
2.7.4 经典极限
*2.8 经典统计对量子统计
2.8.1 宏观状态与微观状态
2.8.2 经典统计与量子统计对粒子微观状态的描述
2.8.3 经典统计与量子统计对系统微观状态的描述
2.8.4 量子统计向经典统计的过渡
附录2.1 积分表
附录2.2 误差函数简表
第3章 热与热传递
3.1 热
3.1.1 热相互作用
3.1.2 热的本质
3.1.3 热量
3.2 物质的热性质与分子热运动
3.2.1 物质热容量
3.2.2 黏滞现象
3.2.3 扩散现象
3.3 表面现象与分子力
3.3.1 界面与表面
3.3.2 液体的表面张力
3.3.3 润湿与毛细现象
*3.3.4 固体表面的吸附现象
3.4 热传递
3.4.1 热传导
3.4.2 对流传热
3.4.3 辐射传热
*3.5 传热与环境和生命现象
3.5.1 太阳对地球的辐射能流
3.5.2 大气环境中的热传递
3.5.3 传热与生命现象
第4章 热力学**定律
4.1 热力学过程
4.1.1 一般的热力学过程
4.1.2 准静态过程
4.2 功与热
4.2.1 功相互作用
4.2.2 准静态过程的功
4.2.3 热功相当
4.3 热力学**定律
4.3.1 能量守恒定律
4.3.2 内能
4.3.3 热力学**定律的数学表述
4.4 热力学**定律对p-V系统的应用
4.4.1 定容热容和内能
4.4.2 定压热容和焓
4.4.3 化学反应热
4.5 理想气体的热力学过程
4.5.1 焦耳实验
4.5.2 理想气体的内能和焓
4.5.3 理想气体的准静态过程
4.6 焦耳-汤姆孙效应
4.6.1 焦耳-汤姆孙实验
4.6.2 焦耳-汤姆孙效应的初步解释
4.7 循环过程与热机
4.7.1 循环过程
4.7.2 卡诺循环
*4.7.3 热机
第5章 热力学第二定律
5.1 热力学第二定律的经典表述
5.1.1 热力学过程的方向性
5.1.2 热力学第二定律的经典表述
5.2 卡诺定理及其应用
5.2.1 卡诺定理
5.2.2 卡诺定理的应用
5.3 热力学温标
5.4 热力学第二定律的熵表述
5.4.1 克劳修斯不等式
5.4.2 熵
5.4.3 熵的计算
5.4.4 熵增加原理
5.5 熵的属性
5.5.1 熵与无序程度
*5.5.2 熵与可用能量
*5.5.3 熵与时间方向
*5.6 热机与环境
5.6.1 热机的能流
5.6.2 热污染和空气污染
*5.7 非平衡态与非平衡过程
5.7.1 近平衡的非平衡态
5.7.2 远离平衡的非平衡态系统
第6章 相变与潜热
6.1 相与相变
6.1.1 相与态
6.1.2 一级相变与潜热
6.1.3 相变的物理机制
6.2 气液相变
6.2.1 蒸发与凝结
6.2.2 沸腾
*6.2.3 湿空气与湿度
6.3 固液及固气相变
6.3.1 固液相变
6.3.2 固气相变
6.4 相平衡
6.4.1 相平衡条件
6.4.2 相图
6.4.3 相平衡时的参量关系
*6.5 临界现象
6.5.1 实际气体的等温线
6.5.2 临界状态
6.5.3 临界参数
第7章 **规温度
*7.1 低温与极低温的获得
7.1.1 低温获得
7.1.2 极低温的获得
*7.2 热力学第三定律
7.2.1 **零度
7.2.2 零点问题
7.2.3 负温度
*7.3 低温世界的奇异物性
7.3.1 超流现象
7.3.2 超导现象
7.3.3 低温世界色彩纷呈
*7.4 高温条件下的物质
7.4.1 温度与等离子体
7.4.2 等离子体特有的性质
*7.5 等离子体的温度与热力学态
7.5.1 等离子体的温度概念
7.5.2 等离子体的热力学态
7.5.3 等离子体分类
*7.6 等离子体应用
7.6.1 高温等离子体聚变能应用
7.6.2 低温等离子体的应用
习题
部分习题参考答案
参考书目
附录 热学中常用的物理常量
常用概念中英文索引

凝聚态物理导论：从微观到宏观的量子世界 作者：[此处可虚构一位知名物理学家的名字] 出版社：[此处可虚构一家知名大学出版社或专业科技出版社的名称] ISBN：[此处可虚构一个ISBN号] --- 内容简介：探索物质的量子基石与集体行为 《凝聚态物理导论：从微观到宏观的量子世界》是一部全面深入的教材，旨在为物理学、材料科学、化学工程等相关专业的高年级本科生和研究生提供一个坚实的凝聚态物理学基础。本书突破了传统教材侧重于平衡态理论的局限，系统地构建了从基本量子力学原理出发，如何理解宏观物质特性的理论框架。 本书的核心思想在于揭示凝聚态体系中多体量子效应的精髓。物质在宏观上表现出的所有奇特属性——从固体结构、导电性、磁性到超导现象——无不源于其内部大量粒子（电子、原子、分子）之间复杂的相互作用。本书的目标是教会读者如何使用现代物理学的工具，将这些微观的量子行为转化为可观测的宏观物理现象。 全书内容结构严谨，逻辑清晰，分为四个主要部分：基础概念与晶体结构、电子的能带理论、晶格振动与热学性质、以及磁性与相变。 第一部分：基础概念与晶体结构（奠定空间对称性的基石） 本部分首先回顾了必要的量子力学背景，特别是薛定谔方程的求解及其在周期性势场中的应用。重点在于晶体结构的描述，这是理解凝聚态物理一切的基础。 对称性与群论应用：详细讨论了晶体平移、旋转和反射对称性，引入晶体学的基本概念，如布拉维点阵、晶胞、米勒指数等。我们强调对称性在简化物理问题中的强大威力，这是从微观到宏观进行有效分类的数学语言。 倒易空间的概念：系统的引入了傅里叶变换在描述周期性结构中的重要性，解释了倒易空间（或称动量空间）如何自然地界定电子和声子的本征态。布里渊区的概念被深入剖析，为后续的能带计算奠定基础。 X射线衍射与结构确定：除了理论描述，本部分还包含了实验技术的基础介绍，讲解了如何利用X射线和中子衍射来确定晶体的真实结构，将理论模型与实验观测紧密联系起来。 第二部分：电子的能带理论（导体、绝缘体与半导体的起源） 凝聚态物理的标志性成就之一是能带理论。本部分将这一理论推向深入，详细解释了电子在周期性晶格中运动的量子力学描述。 布洛赫定理的推导与意义：对布洛赫波函数进行了详尽的数学推导，并阐述了其在形成能带结构中的核心作用。 能带计算方法：本书超越了仅讨论紧束缚模型或近自由电子模型的范畴，引入了更先进的计算方法，如Kohn-Sham密度泛函理论 (DFT) 的基本思想。虽然不深入到具体的计算细节，但清晰地解释了如何通过第一性原理预测材料的电子结构。 有效质量与半导体物理：详细讨论了能带结构的曲率如何定义电子的有效质量，并以此为基础，深入分析了费米能级的概念、本征与掺杂半导体的载流子输运机制，以及PN结的形成原理。 第三部分：晶格振动与热学性质（声子与物质的热力学） 物质的宏观热学性质，如比热容、热导率，均由原子实集体振动——声子——所主导。本部分将此集体激发模式作为核心进行探讨。 一维与三维晶格振动：从最简单的线性原子链开始，系统地推导出声子的色散关系（$omega$ 对 $k$ 的依赖），并推广到三维晶体中的声学支和光学支。 声子输运与热导：详细分析了声子是如何携带热量，以及晶格缺陷、电子散射和声子-声子散射（三声子、四声子过程）如何限制热导。这部分内容为理解新型热电材料的设计提供了理论指导。 德拜模型与比热容：严谨推导了德拜模型（Debye Model）的数学形式，并解释了在低温下$T^3$定律的物理来源，同时对比了爱因斯坦模型（Einstein Model）的适用范围。 第四部分：磁性与相变（集体行为的宏观体现） 凝聚态系统中，电子之间的交换作用和关联效应是产生丰富磁性现象和复杂相变的根本原因。 磁性的微观起源：深入探讨了泡利不相容原理如何通过交换作用（Exchange Interaction） 导致电子自旋的配对或平行排列，区分了顺磁性、抗磁性以及铁磁性的基本物理机制。 平均场理论与伊辛模型：使用平均场理论（Mean Field Theory）对铁磁性进行初步的定量描述，并引入伊辛模型（Ising Model） 作为研究相变和临界现象的基石。详细讨论了布洛赫铁磁体的磁畴结构。 相变与涨落：本部分引入朗道理论（Landau Theory） 描述二级相变，并讨论了临界指数的概念。这为理解从有序到无序状态转变的普适性提供了理论框架。 --- 本书特色与目标读者 创新性与深度： 本书的特色在于将热学/声子物理与电子结构的讨论有机结合，强调这两种基本激发模式在材料整体性质（如电子-声子耦合、热电效应）中的相互作用。我们不仅涵盖了传统的固态物理内容，还引入了关于拓扑绝缘体和二维材料等前沿课题的初步概念，确保内容的前瞻性。 教学设计： 每章后均附有适量的概念检验题和计算习题。习题难度适中，部分涉及使用常见的计算软件（如Python或MATLAB）进行简单的数值模拟，旨在培养学生将理论知识应用于解决实际物理问题的能力。本书的推导过程力求详尽，尤其在涉及积分和近似处理时，提供足够的数学细节，以避免对初学者造成理解上的障碍。 目标读者： 本书适合物理学、凝聚态物理、材料科学与工程、微电子学等专业的硕士研究生作为核心教材，或作为高年级本科生的进阶选修课教材。对于希望从微观层面深入理解固体和液体宏观行为的科研工作者，本书也将是一本极佳的参考书。 通过系统学习本书内容，读者将能够： 1. 熟练运用晶体学、群论和傅里叶分析工具描述周期性系统。 2. 理解并计算简单晶体的能带结构及其对电学特性的决定性影响。 3. 掌握声子理论，解释材料的热力学和热输运特性。 4. 识别和区分不同类型的磁性，并理解相变的统计物理基础。 本书致力于搭建一座坚实的桥梁，连接量子力学的基础分支与现代凝聚态物理的广阔前沿。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本教材的深度和广度确实配得上“交叉学科基础”的定位。它不仅仅局限于经典的热力学范畴，而是很有前瞻性地将现代物理的视角融入其中。例如，在讨论黑体辐射和比热问题时，它并没有回避早期经典物理的失败，而是直接引入普朗克假设，这种处理方式极大地增强了历史的真实感和理论发展的逻辑性。我尤其欣赏作者在讨论相变理论时所展现出的洞察力，它将平均场理论、朗道-费希尔理论等前沿工具进行了精炼的介绍，虽然内容不多，但足以让人窥见该领域的研究方向。对于一个希望未来从事凝聚态物理或材料科学研究的学生来说，这本书提供的这种多维度的视角，是其他专注于某一狭窄领域的教材所无法比拟的。它教会我的不是知识点，而是一种跨界思考的能力。

评分☆☆☆☆☆

随着阅读的深入，我越来越体会到这套教材的严谨性，尤其是在处理那些涉及微观粒子行为的部分。它对统计力学和量子统计的阐述，简直是教科书级别的典范。作者在引入系综概念时，处理得极其细致，从微正则系综到正则系综，每一步的概率假设和推导都清晰可见，没有丝毫的跳跃。我以前看其他资料时，经常在玻尔兹曼分布的推导上感到困惑，总觉得哪里卡住了，但这本教材里，它用了一种迭代逼近的方法，让我豁然开朗，原来关键在于对能量区间的合理划分。更让我印象深刻的是，它对理想气体和真实气体的模型进行了对比分析，这不仅仅是知识的堆砌，更是一种科学思想的展现——如何在理论模型和真实世界之间找到平衡点。这本书的排版也值得称赞，公式的对齐和符号的规范使用，使得阅读体验非常流畅，即使面对复杂的积分和求和，眼睛也不会感到疲劳。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计非常巧妙，它们不是那种重复劳动式的计算题，而是真正考验你对物理图像理解程度的“试金石”。我记得有一道关于斯特林公式应用的大题，它要求我们分析在特定极端条件下，粒子构型的微观状态数如何变化，这道题我花了整整一个下午才理清头绪。正是这种需要反复思考和在不同概念间建立联系的习题，才真正巩固了知识。此外，教材在一些细节的处理上，也体现了极高的教学水准。比如，它会用小方框或特殊标记来标注那些“易错点”或“常见误区”，这就像一位经验丰富的导师在你身边耳提面命，时刻提醒你不要掉进思维的陷阱。这种细致入微的关怀，让我在自学过程中感到踏实很多，减少了走弯路的可能性。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来概括阅读这本《热学》的感受，那可能是“启发”。它不仅仅是一本传授知识的工具书，更像是一扇通往物理思维殿堂的门。我曾经觉得热力学是一个相对“完备”的学科，创新空间不大，但这本书让我意识到，即便是基础理论，在新的交叉领域（比如信息论与热力学的结合）依然充满活力。作者在章节的尾声处，总会留有那么一两段关于未来研究方向的展望，这些话语虽然简短，却极大地激发了我对学科前沿的好奇心。这本书的文字风格是那种沉稳而不失激情的混合体，它尊重读者的智力，从不轻视任何一个基础概念，同时又通过精妙的组织，引导你主动去探索更深层次的奥秘。对于任何想在物理领域打下坚实基础的人来说，这本书无疑是一个值得反复研读的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本物理教材的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的字体，一看就知道是正经的学术作品。我当初抱着对热力学和统计物理的敬畏之心翻开它，没想到初期的内容讲解得相当平易近人。它并没有一上来就抛出复杂的数学公式，而是从宏观现象入手，比如热胀冷缩、能量守恒这些我们日常生活中都能观察到的现象，慢慢引导我们去理解热力学第一定律的本质。作者似乎很擅长捕捉初学者的困惑点，总能在关键的地方用形象的比喻来解释那些抽象的概念。比如，在讲熵的时候，它没有停留在公式推导上，而是通过大量生活中的“混乱度”例子来阐述熵增原理，这让原本枯燥的理论变得生动起来。我特别喜欢它在章节末尾设置的“思考题”，这些问题往往不是简单的计算，而是要求我们对理论进行深入的哲学思考，这种训练对于培养物理直觉至关重要。可以说，这本书为我搭建了一个坚实的基础平台，让我对这门学科产生了浓厚的兴趣，而不是仅仅停留在应试层面。