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第1章　概率及概率密度分布函数1

1.1　概率的基本概念1

1.1.1 随机现象与随机事件1

1.1.2 统计规律性2

1.1.3 随机事件发生的可能性——概率的定义3

1.1.4　概率的基本性质3

1.1.5　概率的简单计算4

1.2　随机变量与概率分布5

1.2.1 随机变量5

1.2.2 离散型随机变量的概率分布6

1.2.3 连续型随机变量的概率密度分布函数8

1.3　统计平均值及涨落10

1.3.1 统计平均值10

1.3.2 围绕统计平均值的涨落12

思考题13

习题14

第2章　热力学系统的状态16

2.1　热力学系统的宏观描述16

2.1.1 热力学系统及其状态参量16

2.1.2 平衡态17

2.1.3 非平衡态18

2.2　温度19

2.2.1 热力学第零定律19

2.2.2　温度的定义20

2.3　温标20

2.3.1 经验温标20

2.3.2 热力学温标25

2.3.3 国际实用温标26

2.4　状态方程27

2.4.1 状态方程27

2.4.2 理想气体状态方程28

2.4.3 混合理想气体状态方程32

2.4.4　概观实际气体状态方程33

2.5　热力学系统状态的微观描述35

2.5.1 微观状态35

2.5.2　微观配容与宏观分布36

2.5.3 等概率原理37

2.5.4 热力学概率——一种可能的分布出现的概率37

2.5.5 宏观量是相应微观量的统计平均值37

2.5.6 热动平衡态的统计解说38

思考题41

习题42

第3章　气体平衡态的分子动理论基本概念47

3.1　气体分子热运动的通性47

3.1.1 布朗运动47

3.1.2　分子运动方向的统计描述51

3.1.3 分子按速度分布及按速率分布的统计描述53

3.2　分子间的相互作用力55

3.3　气体的微观模型57

3.3.1 气体分子的力心点模型58

3.3.2 苏则朗分子力模型59

3.3.3 气体分子的无吸引力刚性球模型59

3.3.4　理想气体模型60

3.4　理想气体的压强61

3.4.1 对气体压强的定性解释61

3.4.2 气体分子对器壁的平均碰撞次数62

3.4.3 理想气体压强公式64

3.5　温度的微观解释67

3.6　范德瓦尔斯方程68

3.6.1 分子固有体积所引起的修正68

3.6.2　分子间吸引力所引起的修正69

3.7　分子间的碰撞73

3.7.1 气体分子的平均自由程和碰撞频率73

3.7.2　分子碰撞（散射）截面76

3.7.3 气体分子按自由程的分布77

附3.1　对原子和分子的观察及操纵78

思考题80

习题81

第4章 弱耦合系统玻耳兹曼分布律的简单应用84

4.1　弱耦合系统的玻耳兹曼分布律84

4.2　重力场中微粒按高度的分布85

4.2.1 等温大气压公式86

4.2.2 悬浮微粒按高度的分布87

4.3　麦克斯韦速度分布律88

4.3.1 麦克斯韦速度分布函数88

4.3.2 麦克斯韦速度分量分布函数89

4.3.3　麦克斯韦速率分布律89

4.3.4 误差函数92

4.3.5 应用举例93

4.3.6　麦克斯韦速度分布律的实验验证98

4.4　能量按自由度均分定理100

4.4.1 气体的内能和定容热容量100

4.4.2 自由度和动能函数101

4.4.3 分子热运动平均能量的计算103

4.4.4 理想气体的摩尔内能和定容摩尔热容量104

4.4.5 能量按自由度均分定理105

4.4.6 由能量按自由度均分定理看经典物理的困难106

思考题107

习题108

第5章　气体的输运过程114

5.1　输运过程的宏观规律115

5.1.1 牛顿黏滞定律115

5.1.2　傅里叶热传导定律116

5.1.3 对流和辐射传热117

5.1.4 菲克扩散定律125

5.2　输运过程的微观解释127

5.2.1 思路与准备127

5.2.2 黏滞现象的微观解释129

5.2.3 热传导现象的微观解释130

5.2.4 扩散现象的微观解释131

5.2.5 输运过程简单微观理论与实验的比较131

5.2.6 对简单理论的改进132

5.3　超稀薄气体的热传导及黏滞现象134

思考题135

习题136

第6章　热力学第一定律139

6.1 功、内能和热量139

6.1.1 热力学的广义功139

6.1.2 内能140

6.1.3 热量141

6.2　热力学第一定律142

6.2.1 热力学第一定律的建立142

6.2.2 热力学第一定律的数学表述143

6.3　准静态过程与可逆过程144

6.3.1　准静态过程144

6.3.2 可逆过程145

6.4　可逆过程中功的计算146

6.4.1 体积功的计算147

6.4.2 其他形式的功148

6.4.3 可逆过程做功的一般表达式150

6.5　热容量与热量的计算及焓150

6.5.1 等容过程热容量与内能的变化150

6.5.2 等压过程热容量与焓的变化151

6.5.3 由热容量计算热量、内能和焓152

6.5.4　对热容量的进一步认识153

6.6　气体的内能154

6.6.1 焦耳实验154

6.6.2 焦耳定律155

6.6.3 焦耳—汤姆逊实验155

6.6.4　理想气体的定义158

6.6.5 对焦耳—汤姆逊效应的初步解释159

6.7　理想气体典型热力学过程的分析160

6.7.1 等温过程161

6.7.2 等容过程161

6.7.3 等压过程161

6.7.4 绝热过程162

6.7.5 多方过程165

6.8　循环过程166

6.8.1 热力循环及其效率166

6.8.2 制冷循环和制冷系数167

6.8.3 热泵及热泵效能172

6.8.4 卡诺循环172

6.8.5 常用的理想动力循环简述174

附6.1　能源与能源新技术简述175

思考题183

习题185

第7章　热力学第二定律193

7.1　问题的提出193

7.2　热现象的不可逆性193

7.2.1 热现象的进行方向193

7.2.2　各种不可逆过程都是互相关联的194

7.2.3 自发过程初末态的差别195

7.3　态函数熵197

7.3.1 热力学概率与熵的定义——玻耳兹曼公式197

7.3.2 理想气体熵的表达式197

7.3.3 熵的变化与热交换199

7.4　热力学第二定律201

7.4.1 熵增加原理——热力学第二定律的熵表述201

7.4.2 热力学第二定律的经典表述201

7.4.3 热力学第二定律的实质203

7.4.4 热力学第二定律的统计意义203

7.5　卡诺定理及其应用204

7.5.1 卡诺定理在热力学发展中的重要地位204

7.5.2 卡诺定理及其证明205

7.5.3 历史上对卡诺定理的证明和态函数熵的引进207

7.5.4 热力学温标的建立210

7.5.5 物质的内能与状态方程的关系211

7.6　熵差的计算212

7.7　熵及熵增加原理的实际应用218

7.8 熵及热力学第二定律的拓展221

7.8.1 负温度221

7.8.2 熵与信息225

7.8.3　时间箭头229

7.8.4 非平衡的定常态232

7.8.5 耗散结构234

7.8.6 从平衡态走向混沌241

7.8.7 热寂说242

思考题244

习题245

第8章　相变249

8.1　气-液相变250

8.1.1 汽化和凝结250

8.1.2　蒸发与饱和蒸气压250

8.1.3 沸腾251

8.1.4　汽化热和凝结热252

8.1.5 过饱和蒸气与过热液体253

8.1.6 气液等温转变 临界点255

8.1.7 范德瓦尔斯等温线 临界参量257

8.1.8 物态对比方程 对应态定律258

8.1.9 汽化曲线259

8.1.10　热管259

8.2 固—液相变和固—气相变　三相图260

8.2.1 固—液相变260

8.2.2 固—气相变262

8.2.3 三相图262

8.3　一级相变的普遍特征　克拉珀龙方程263

8.3.1 气—液、固—液、固—气相变的共同特征 一级相变263

8.3.2 克拉珀龙方程264

8.4　连续相变简介266

8.4.1 一级相变以外的一些相变现象266

8.4.2　连续相变269

思考题271

习题272

附录274

习题参考答案274

附表1　基本物理常量（1986年的推荐值）281

附表2　保留单位和标准值281

索引282

主要参考书目285