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第一章 随机事件与概率1

1.1 概率的基本性质1

1.1.1 概率的统计意义1

1.1.2 概率的基本性质2

1.1.3 概率的古典定义3

1.2 事件组的概率5

1.2.1 相关事件的概率5

1.2.2 独立试验序列问题7

1.3 宏观物理量的统计意义8

1.3.1 统计平均值(期望值)8

1.3.2 相对于统计平均值的涨落9

1.3.3 几条运算规则11

思考题11

习题12

第二章 物体的三种基本状态13

2.1 物体的状态13

2.1.1 物质的聚集态13

2.1.2 相14

2.1.3 平衡态与温度14

2.1.4 阿伏伽德罗常量与宏观物理量16

2.2 气体中的分子运动17

2.2.1 理想气体的状态方程17

2.2.2 理想气体的动能18

2.3 热力学第一定律20

2.3.1 焦耳实验与热力学第一定律20

2.3.2 气体的摩尔热容量22

2.3.3 气体的内能24

2.4 晶体26

2.4.1 晶体的结构26

2.4.2 晶体中的粒子的结合力29

2.4.3 晶体的摩尔热容量30

2.4.4 晶体的表面层32

2.5 液体34

2.5.1 液体中的分子运动34

2.5.2 液晶35

2.5.3 液体的表面层37

2.5.4 液体与固体在界面上的相互作用40

思考题43

习题44

第三章 相变47

3.1 相变47

3.1.1 升华与凝华47

3.1.2 熔解与凝固49

3.1.3 汽化与凝结51

3.1.4 三相点54

3.2 范德瓦耳斯方程54

3.2.1 等温相变54

3.2.2 范德瓦耳斯方程56

3.3 同素异晶相变57

3.3.1 同素异晶相变57

3.3.2 形状记忆金属58

附录A 温标60

附表 IPTS-68［75］和EPT-76的定义固定点和部分第二类参考点63

思考题64

习题64

第四章 似独立粒子系的统计分布66

4.1 连续随机变量的概率密度66

4.1.1 概率密度66

4.1.2 例--粒子的自由程67

4.1.3 多元随机变量的概率密度70

4.2 麦克斯韦分布律71

4.2.1 理想气体分子的速度分布律71

4.2.2 理想气体分子的速率分布律73

4.2.3 理想气体的压强75

4.3 玻尔兹曼分布律76

4.3.1 玻尔兹曼分布律简介76

4.3.2 重力场中微粒按高度分布77

4.3.3 麦克斯韦--玻尔兹曼统计理论的实验验证78

4.4 涨落现象80

4.4.1 气体分子数密度的涨落80

4.4.2 布朗运动82

4.4.3 电路中的热噪声84

附录B 误差函数86

附录C 正态分布(高斯分布)87

思考题88

习题89

第五章 输运过程--非平衡过程92

5.1 引言92

5.1.1 非平衡过程的分析方法92

5.1.2 碰撞与平均自由程93

5.1.3 一维输运过程的分析方法95

5.2 气体的输运过程96

5.2.1 扩散--质量迁移96

5.2.2 粘滞现象--动量迁移98

5.2.3 热传导--能量迁移100

5.3 金属中自由电子的输运104

5.3.1 导体与非导体的能带模型104

5.3.2 热电子发射与散粒噪声106

5.3.3 珀尔帖效应--接触电势差108

5.3.4 温差电效应111

5.4 半导体中载流子的输运113

5.4.1 半导体材料中的载流子113

5.4.2 pn结与金属--半导体结115

5.4.3 半导体热电偶与光电池118

附录D 关于非平衡过程的分析方法的说明119

附录E 热管121

思考题121

习题123

第六章 热力学第二定律与第三定律125

6.1 引言125

6.1.1 热力学与统计物理125

6.1.2 热力学过程的可逆性126

6.1.3 等温过程与绝热过程127

6.2 热力学第二定律129

6.2.1 热机与致冷机129

6.2.2 卡诺循环130

6.2.3 热力学第二定律132

6.3 熵增加原理134

6.3.1 克劳修斯熵公式134

6.3.2 熵是态函数135

6.3.3 熵增加原理137

6.3.4 熵的函数式138

6.3.5 统计物理的熵增加原理139

6.4 麦克斯韦--玻尔兹曼统计法141

6.4.1 似独立粒子系的热力学概率141

6.4.2 最概然分布142

6.5 热力学第三定律143

附录F 汽油机与压缩式致冷机145

附录G 绝对热力学温标147

思考题148

习题149