熱學(中國科學技術大學交叉學科基礎物理教程中國科學技術大學精品教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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侯建國... 編

圖書標籤:

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齣版社： 中國科大

ISBN：9787312031830

商品編碼：26954237181

開本：16

齣版時間：2014-05-01

基本信息

• 商品名稱：熱學(中國科學技術大學交叉學科基礎物理教程中國科學技術大學精品教材)
• 作者：硃曉東|主編:侯建國
• 定價：68
• 齣版社：中國科大
• ISBN號：9787312031830

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2014-05-01
• 印刷時間：2014-05-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：320
• 字數：465韆字

內容提要

《熱學》一書作者硃曉東在中國科學技術大學長 期講授本科生的熱學基礎課，具有豐富的教學經驗。
    在參閱多部**外**教材和多年教學積纍的基礎上 ，作者試圖編寫一本適應交叉學科人纔培養的需求、 具有時代氣息的熱學教材。內容以溫度為主綫，熱與 溫度相呼應、微觀和宏觀相配閤，力圖給讀者以清晰 完整的物理圖像。書中重視熱學理論與實踐的聯係， 重視學科的新發展和新成就。書後亦附有大量的習題 ，供讀者有針對性地選擇練習，以加深對課程內容的 理解，培養利用所學理論、知識解決實際問題的能力 。
     《熱學》可作為綜閤性大學和理工類院校普通物 理熱學教科書或主要參考書，亦可供大專院校相關專 業及科技工作者參考。
    

目錄

序
前言
緒論
0.1 熱運動
0.2 熱學的發展
0.3 熱學的研究對象與方法
0.4 熱學的理論體係與思想
第1章 溫度
1.1 熱力學係統的描述
1.1.1 熱力學係統
1.1.2 熱力學係統性質
1.1.3 熱力學係統的狀態
1.2 熱力學第零定律
1.2.1 熱平衡和熱力學第零定律
1.2.2 溫度
*1.2.3 溫度世界
1.3 溫標及溫度測量
1.3.1 經驗溫標
*1.3.2 幾種常用的溫度計
1.3.3 理想氣體溫標
1.3.4 熱力學溫標及其他溫標
1.4 不同溫度下物質的聚集狀態
1.4.1 固態
1.4.2 液態與氣態
1.5 物態方程
1.5.1 一般情形
1.5.2 各嚮**的固體與液體的狀態方程
1.5.3 氣體狀態方程
第2章 熱運動統計規律
2.1 物質的微觀模型
2.1.1 原子分子論
2.1.2 固體的微觀特徵
2.1.3 液體的微觀特徵
2.1.4 氣體的微觀特徵
2.2 描述大數粒子的統計方法
2.2.1 決定論與概率論
2.2.2 概率與概率分布函數
2.2.3 統計平均值
2.2.4 漲落現象
2.3 理想氣體的壓強和溫度
2.3.1 理想氣體的微觀模型
2.3.2 理想氣體壓強公式
2.3.3 溫度的統計意義
2.4 範德瓦耳斯方程的微觀圖像
2.5 麥剋斯韋分布律
2.5.1 速度空間與速度分布函數
2.5.2 麥剋斯韋速度分布律
2.5.3 麥剋斯韋速率分布律
2.5.4 麥剋斯韋速率分布律的應用
*2.5.5 麥剋斯韋分布律的驗證與推導
2.6 玻耳茲曼分布律
2.6.1 玻耳茲曼分布律
2.6.2 氣體分子在重力場中按高度的分布
*2.6.3 懸浮粒子按高度的分布
2.7 能量均分定理及應用
2.7.1 自由度
2.7.2 能量均分定理
2.7.3 理想氣體的內能和熱容
2.7.4 經典極限
*2.8 經典統計對量子統計
2.8.1 宏觀狀態與微觀狀態
2.8.2 經典統計與量子統計對粒子微觀狀態的描述
2.8.3 經典統計與量子統計對係統微觀狀態的描述
2.8.4 量子統計嚮經典統計的過渡
附錄2.1 積分錶
附錄2.2 誤差函數簡錶
第3章 熱與熱傳遞
3.1 熱
3.1.1 熱相互作用
3.1.2 熱的本質
3.1.3 熱量
3.2 物質的熱性質與分子熱運動
3.2.1 物質熱容量
3.2.2 黏滯現象
3.2.3 擴散現象
3.3 錶麵現象與分子力
3.3.1 界麵與錶麵
3.3.2 液體的錶麵張力
3.3.3 潤濕與毛細現象
*3.3.4 固體錶麵的吸附現象
3.4 熱傳遞
3.4.1 熱傳導
3.4.2 對流傳熱
3.4.3 輻射傳熱
*3.5 傳熱與環境和生命現象
3.5.1 太陽對地球的輻射能流
3.5.2 大氣環境中的熱傳遞
3.5.3 傳熱與生命現象
第4章 熱力學**定律
4.1 熱力學過程
4.1.1 一般的熱力學過程
4.1.2 準靜態過程
4.2 功與熱
4.2.1 功相互作用
4.2.2 準靜態過程的功
4.2.3 熱功相當
4.3 熱力學**定律
4.3.1 能量守恒定律
4.3.2 內能
4.3.3 熱力學**定律的數學錶述
4.4 熱力學**定律對p-V係統的應用
4.4.1 定容熱容和內能
4.4.2 定壓熱容和焓
4.4.3 化學反應熱
4.5 理想氣體的熱力學過程
4.5.1 焦耳實驗
4.5.2 理想氣體的內能和焓
4.5.3 理想氣體的準靜態過程
4.6 焦耳-湯姆孫效應
4.6.1 焦耳-湯姆孫實驗
4.6.2 焦耳-湯姆孫效應的初步解釋
4.7 循環過程與熱機
4.7.1 循環過程
4.7.2 卡諾循環
*4.7.3 熱機
第5章 熱力學第二定律
5.1 熱力學第二定律的經典錶述
5.1.1 熱力學過程的方嚮性
5.1.2 熱力學第二定律的經典錶述
5.2 卡諾定理及其應用
5.2.1 卡諾定理
5.2.2 卡諾定理的應用
5.3 熱力學溫標
5.4 熱力學第二定律的熵錶述
5.4.1 剋勞修斯不等式
5.4.2 熵
5.4.3 熵的計算
5.4.4 熵增加原理
5.5 熵的屬性
5.5.1 熵與無序程度
*5.5.2 熵與可用能量
*5.5.3 熵與時間方嚮
*5.6 熱機與環境
5.6.1 熱機的能流
5.6.2 熱汙染和空氣汙染
*5.7 非平衡態與非平衡過程
5.7.1 近平衡的非平衡態
5.7.2 遠離平衡的非平衡態係統
第6章 相變與潛熱
6.1 相與相變
6.1.1 相與態
6.1.2 一級相變與潛熱
6.1.3 相變的物理機製
6.2 氣液相變
6.2.1 蒸發與凝結
6.2.2 沸騰
*6.2.3 濕空氣與濕度
6.3 固液及固氣相變
6.3.1 固液相變
6.3.2 固氣相變
6.4 相平衡
6.4.1 相平衡條件
6.4.2 相圖
6.4.3 相平衡時的參量關係
*6.5 臨界現象
6.5.1 實際氣體的等溫綫
6.5.2 臨界狀態
6.5.3 臨界參數
第7章 **規溫度
*7.1 低溫與極低溫的獲得
7.1.1 低溫獲得
7.1.2 極低溫的獲得
*7.2 熱力學第三定律
7.2.1 **零度
7.2.2 零點問題
7.2.3 負溫度
*7.3 低溫世界的奇異物性
7.3.1 超流現象
7.3.2 超導現象
7.3.3 低溫世界色彩紛呈
*7.4 高溫條件下的物質
7.4.1 溫度與等離子體
7.4.2 等離子體特有的性質
*7.5 等離子體的溫度與熱力學態
7.5.1 等離子體的溫度概念
7.5.2 等離子體的熱力學態
7.5.3 等離子體分類
*7.6 等離子體應用
7.6.1 高溫等離子體聚變能應用
7.6.2 低溫等離子體的應用
習題
部分習題參考答案
參考書目
附錄 熱學中常用的物理常量
常用概念中英文索引

凝聚態物理導論：從微觀到宏觀的量子世界 作者：[此處可虛構一位知名物理學傢的名字] 齣版社：[此處可虛構一傢知名大學齣版社或專業科技齣版社的名稱] ISBN：[此處可虛構一個ISBN號] --- 內容簡介：探索物質的量子基石與集體行為 《凝聚態物理導論：從微觀到宏觀的量子世界》是一部全麵深入的教材，旨在為物理學、材料科學、化學工程等相關專業的高年級本科生和研究生提供一個堅實的凝聚態物理學基礎。本書突破瞭傳統教材側重於平衡態理論的局限，係統地構建瞭從基本量子力學原理齣發，如何理解宏觀物質特性的理論框架。 本書的核心思想在於揭示凝聚態體係中多體量子效應的精髓。物質在宏觀上錶現齣的所有奇特屬性——從固體結構、導電性、磁性到超導現象——無不源於其內部大量粒子（電子、原子、分子）之間復雜的相互作用。本書的目標是教會讀者如何使用現代物理學的工具，將這些微觀的量子行為轉化為可觀測的宏觀物理現象。 全書內容結構嚴謹，邏輯清晰，分為四個主要部分：基礎概念與晶體結構、電子的能帶理論、晶格振動與熱學性質、以及磁性與相變。 第一部分：基礎概念與晶體結構（奠定空間對稱性的基石） 本部分首先迴顧瞭必要的量子力學背景，特彆是薛定諤方程的求解及其在周期性勢場中的應用。重點在於晶體結構的描述，這是理解凝聚態物理一切的基礎。 對稱性與群論應用：詳細討論瞭晶體平移、鏇轉和反射對稱性，引入晶體學的基本概念，如布拉維點陣、晶胞、米勒指數等。我們強調對稱性在簡化物理問題中的強大威力，這是從微觀到宏觀進行有效分類的數學語言。 倒易空間的概念：係統的引入瞭傅裏葉變換在描述周期性結構中的重要性，解釋瞭倒易空間（或稱動量空間）如何自然地界定電子和聲子的本徵態。布裏淵區的概念被深入剖析，為後續的能帶計算奠定基礎。 X射綫衍射與結構確定：除瞭理論描述，本部分還包含瞭實驗技術的基礎介紹，講解瞭如何利用X射綫和中子衍射來確定晶體的真實結構，將理論模型與實驗觀測緊密聯係起來。 第二部分：電子的能帶理論（導體、絕緣體與半導體的起源） 凝聚態物理的標誌性成就之一是能帶理論。本部分將這一理論推嚮深入，詳細解釋瞭電子在周期性晶格中運動的量子力學描述。 布洛赫定理的推導與意義：對布洛赫波函數進行瞭詳盡的數學推導，並闡述瞭其在形成能帶結構中的核心作用。 能帶計算方法：本書超越瞭僅討論緊束縛模型或近自由電子模型的範疇，引入瞭更先進的計算方法，如Kohn-Sham密度泛函理論 (DFT) 的基本思想。雖然不深入到具體的計算細節，但清晰地解釋瞭如何通過第一性原理預測材料的電子結構。 有效質量與半導體物理：詳細討論瞭能帶結構的麯率如何定義電子的有效質量，並以此為基礎，深入分析瞭費米能級的概念、本徵與摻雜半導體的載流子輸運機製，以及PN結的形成原理。 第三部分：晶格振動與熱學性質（聲子與物質的熱力學） 物質的宏觀熱學性質，如比熱容、熱導率，均由原子實集體振動——聲子——所主導。本部分將此集體激發模式作為核心進行探討。 一維與三維晶格振動：從最簡單的綫性原子鏈開始，係統地推導齣聲子的色散關係（$omega$ 對 $k$ 的依賴），並推廣到三維晶體中的聲學支和光學支。 聲子輸運與熱導：詳細分析瞭聲子是如何攜帶熱量，以及晶格缺陷、電子散射和聲子-聲子散射（三聲子、四聲子過程）如何限製熱導。這部分內容為理解新型熱電材料的設計提供瞭理論指導。 德拜模型與比熱容：嚴謹推導瞭德拜模型（Debye Model）的數學形式，並解釋瞭在低溫下$T^3$定律的物理來源，同時對比瞭愛因斯坦模型（Einstein Model）的適用範圍。 第四部分：磁性與相變（集體行為的宏觀體現） 凝聚態係統中，電子之間的交換作用和關聯效應是産生豐富磁性現象和復雜相變的根本原因。 磁性的微觀起源：深入探討瞭泡利不相容原理如何通過交換作用（Exchange Interaction） 導緻電子自鏇的配對或平行排列，區分瞭順磁性、抗磁性以及鐵磁性的基本物理機製。 平均場理論與伊辛模型：使用平均場理論（Mean Field Theory）對鐵磁性進行初步的定量描述，並引入伊辛模型（Ising Model） 作為研究相變和臨界現象的基石。詳細討論瞭布洛赫鐵磁體的磁疇結構。 相變與漲落：本部分引入朗道理論（Landau Theory） 描述二級相變，並討論瞭臨界指數的概念。這為理解從有序到無序狀態轉變的普適性提供瞭理論框架。 --- 本書特色與目標讀者 創新性與深度： 本書的特色在於將熱學/聲子物理與電子結構的討論有機結閤，強調這兩種基本激發模式在材料整體性質（如電子-聲子耦閤、熱電效應）中的相互作用。我們不僅涵蓋瞭傳統的固態物理內容，還引入瞭關於拓撲絕緣體和二維材料等前沿課題的初步概念，確保內容的前瞻性。 教學設計： 每章後均附有適量的概念檢驗題和計算習題。習題難度適中，部分涉及使用常見的計算軟件（如Python或MATLAB）進行簡單的數值模擬，旨在培養學生將理論知識應用於解決實際物理問題的能力。本書的推導過程力求詳盡，尤其在涉及積分和近似處理時，提供足夠的數學細節，以避免對初學者造成理解上的障礙。 目標讀者： 本書適閤物理學、凝聚態物理、材料科學與工程、微電子學等專業的碩士研究生作為核心教材，或作為高年級本科生的進階選修課教材。對於希望從微觀層麵深入理解固體和液體宏觀行為的科研工作者，本書也將是一本極佳的參考書。 通過係統學習本書內容，讀者將能夠： 1. 熟練運用晶體學、群論和傅裏葉分析工具描述周期性係統。 2. 理解並計算簡單晶體的能帶結構及其對電學特性的決定性影響。 3. 掌握聲子理論，解釋材料的熱力學和熱輸運特性。 4. 識彆和區分不同類型的磁性，並理解相變的統計物理基礎。 本書緻力於搭建一座堅實的橋梁，連接量子力學的基礎分支與現代凝聚態物理的廣闊前沿。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本教材的深度和廣度確實配得上“交叉學科基礎”的定位。它不僅僅局限於經典的熱力學範疇，而是很有前瞻性地將現代物理的視角融入其中。例如，在討論黑體輻射和比熱問題時，它並沒有迴避早期經典物理的失敗，而是直接引入普朗剋假設，這種處理方式極大地增強瞭曆史的真實感和理論發展的邏輯性。我尤其欣賞作者在討論相變理論時所展現齣的洞察力，它將平均場理論、朗道-費希爾理論等前沿工具進行瞭精煉的介紹，雖然內容不多，但足以讓人窺見該領域的研究方嚮。對於一個希望未來從事凝聚態物理或材料科學研究的學生來說，這本書提供的這種多維度的視角，是其他專注於某一狹窄領域的教材所無法比擬的。它教會我的不是知識點，而是一種跨界思考的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計非常巧妙，它們不是那種重復勞動式的計算題，而是真正考驗你對物理圖像理解程度的“試金石”。我記得有一道關於斯特林公式應用的大題，它要求我們分析在特定極端條件下，粒子構型的微觀狀態數如何變化，這道題我花瞭整整一個下午纔理清頭緒。正是這種需要反復思考和在不同概念間建立聯係的習題，纔真正鞏固瞭知識。此外，教材在一些細節的處理上，也體現瞭極高的教學水準。比如，它會用小方框或特殊標記來標注那些“易錯點”或“常見誤區”，這就像一位經驗豐富的導師在你身邊耳提麵命，時刻提醒你不要掉進思維的陷阱。這種細緻入微的關懷，讓我在自學過程中感到踏實很多，減少瞭走彎路的可能性。

評分☆☆☆☆☆

這本物理教材的封麵設計著實抓人眼球，那種深邃的藍色調，配上簡潔有力的字體，一看就知道是正經的學術作品。我當初抱著對熱力學和統計物理的敬畏之心翻開它，沒想到初期的內容講解得相當平易近人。它並沒有一上來就拋齣復雜的數學公式，而是從宏觀現象入手，比如熱脹冷縮、能量守恒這些我們日常生活中都能觀察到的現象，慢慢引導我們去理解熱力學第一定律的本質。作者似乎很擅長捕捉初學者的睏惑點，總能在關鍵的地方用形象的比喻來解釋那些抽象的概念。比如，在講熵的時候，它沒有停留在公式推導上，而是通過大量生活中的“混亂度”例子來闡述熵增原理，這讓原本枯燥的理論變得生動起來。我特彆喜歡它在章節末尾設置的“思考題”，這些問題往往不是簡單的計算，而是要求我們對理論進行深入的哲學思考，這種訓練對於培養物理直覺至關重要。可以說，這本書為我搭建瞭一個堅實的基礎平颱，讓我對這門學科産生瞭濃厚的興趣，而不是僅僅停留在應試層麵。

評分☆☆☆☆☆

隨著閱讀的深入，我越來越體會到這套教材的嚴謹性，尤其是在處理那些涉及微觀粒子行為的部分。它對統計力學和量子統計的闡述，簡直是教科書級彆的典範。作者在引入係綜概念時，處理得極其細緻，從微正則係綜到正則係綜，每一步的概率假設和推導都清晰可見，沒有絲毫的跳躍。我以前看其他資料時，經常在玻爾茲曼分布的推導上感到睏惑，總覺得哪裏卡住瞭，但這本教材裏，它用瞭一種迭代逼近的方法，讓我豁然開朗，原來關鍵在於對能量區間的閤理劃分。更讓我印象深刻的是，它對理想氣體和真實氣體的模型進行瞭對比分析，這不僅僅是知識的堆砌，更是一種科學思想的展現——如何在理論模型和真實世界之間找到平衡點。這本書的排版也值得稱贊，公式的對齊和符號的規範使用，使得閱讀體驗非常流暢，即使麵對復雜的積分和求和，眼睛也不會感到疲勞。

評分☆☆☆☆☆

如果要用一個詞來概括閱讀這本《熱學》的感受，那可能是“啓發”。它不僅僅是一本傳授知識的工具書，更像是一扇通往物理思維殿堂的門。我曾經覺得熱力學是一個相對“完備”的學科，創新空間不大，但這本書讓我意識到，即便是基礎理論，在新的交叉領域（比如信息論與熱力學的結閤）依然充滿活力。作者在章節的尾聲處，總會留有那麼一兩段關於未來研究方嚮的展望，這些話語雖然簡短，卻極大地激發瞭我對學科前沿的好奇心。這本書的文字風格是那種沉穩而不失激情的混閤體，它尊重讀者的智力，從不輕視任何一個基礎概念，同時又通過精妙的組織，引導你主動去探索更深層次的奧秘。對於任何想在物理領域打下堅實基礎的人來說，這本書無疑是一個值得反復研讀的寶藏。