熱力學與統計學（中譯本） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[德] 阿諾德·索末菲（Arnold Sommerfeld） 著，鬍海雲，李軍剛 譯

圖書標籤:

• 熱力學
• 統計學
• 物理學
• 化學
• 工程
• 教材
• 大學
• 理工科
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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030569455

版次：31

商品編碼：12342407

包裝：平裝

叢書名： Sommerfeld理論物理學第五捲

開本：16開

齣版時間：2018-04-01

頁數：313

字數：400000

正文語種：中文

內容簡介

《熱力學與統計學（中譯本）》是《Sommerfeld理論物理學》教程的第五捲，《熱力學與統計學（中譯本）》共分5章，前3章為熱力學，後2章為統計物理學。各章內容包括：第1章熱力學、總論，第2章熱力學對特殊係統的應用，第3章氣體動力學基本理論，第4章統計學的普遍理論：組閤方法，第5章精確的氣體動理學的概述，《熱力學與統計學（中譯本）》的若乾創見和重要成果是著者及其學生的貢獻，《熱力學與統計學（中譯本）》附有刊題和部分參考答案。

目錄

目錄
Sommerfeld及其成就
總序
第五捲序
第1章 熱力學 總論 1
§1 溫度作為係統的一個屬性 1
§2 功和熱 3
§3 理想氣體 6
A. Boyle定律 (Boyle-Mariotte定律) 6
B. Charles定律 (Gay-Lussac定律) 7
C. Avogadro定律和普適氣體常量 8
§4 第一定律 能量和焓作為屬性 10
A. 熱功當量 10
B. 焓作為屬性 12
C. 關於比熱cp和cv之比的題外話 13
§5 可逆和不可逆絕熱過程 14
A. 可逆絕熱過程 15
B. 不可逆絕熱過程 17
C. Joule-Kelvin多孔塞實驗 18
D. 非常重要的一個結論 19
§6 第二定律 20
A. Carnot循環及其效率 21
B. 第二定律的第一部分 23
C. 第二定律的第二部分 27
D. 最簡單的算例 29
E. 關於第二定律文字錶述的評論 30
F. 能量和熵的相對量級 31
§7 熱力學勢和互易關係 32
§8 熱力學平衡 37
A. 無約束熱力學平衡和最大熵 37
B. 無約束熱力學平衡下的等溫等壓係統 37
C. 弛豫平衡中附加的自由度 38
D. 熱力學勢的極值性質 38
E. 最大功定理 40
§9. van der Waals方程 42
A. 等溫綫 43
B. van der Waals氣體的熵和熱性質 44
§10. van der Waals對氣體液化的評論 46
A. 積分和微分的Joule-Thomson效應 46
B. 轉化麯綫及其實際應用 47
C. p-v麵中液-氣相共存區域的邊界 49
§11. Kelvin溫標 53
§12. Nernst熱力學第三定律 55
第2章 熱力學對特殊係統的應用 59
§13. 氣體混閤物Gibbs悖 Guldberg-Waage定律 59
A. 氣體的可逆分離 60
B. 擴散過程和Gibbs佯謬中的熵增加 61
C. Guldberg和Waage的質量作用定律 62
§14. 化學勢和化學常量 66
A. 化學勢μi 67
B. 理想混閤物μi 與gi之間的關係 69
C. 理想氣體的化學常量 70
§15. 稀溶液 71
A. 曆史綜述 71
B. 稀溶液的Van0t Ho狀態方程 71
§16. 水的不同相對蒸汽機理論的說明 74
A. 蒸汽壓麯綫和Clapeyron方程 74
B. 冰和水之間的相平衡 77
C. 飽和蒸汽的比熱 78
§17. 相平衡理論綜述 80
A. 水的三相點 80
B. Gibbs相律 82
C. 稀溶液的Raoult定律 84
D. Henry吸收定律(1803) 86
§18. 原電池的電動勢 87
A. 電化學勢 88
B. Daniell電池(1836) 89
C. 個體反應縮簡為總體反應 90
D. Gibbs-Helmholtz基本方程 91
E. 實例 92
F. 對基本方程積分的說明 93
§19. 鐵磁性與順磁性 94
A. 磁化功和狀態的磁方程 94
B. 順磁質的Langevin方程 96
C. 鐵磁現象的Weiss理論 97
D. 比熱cH和cM 100
E. 磁熱效應 104
§20. 黑體輻射 105
A. Kirchho定律 106
B. Stefan-Boltzmann定律 108
C. Wien定律 109
D. Planck輻射定律 113
§21. 不可逆過程近平衡過程熱力學 119
A. 熱傳導和局域熵産生 119
B. 各嚮異性體中的熱傳導和Onsager互易關係 121
C. 熱電現象 122
D. 內部變換 127
E. 一般關係 128
F. 不可逆過程熱力學理論的局限性 130
第3章 氣體動力學基本理論 131
§22. 理想氣體狀態方程 131
§23. Maxwell速度分布 135
A. 單原子氣體的Maxwell分布1860年的證明 135
B. 數值和實驗結果 138
C. 能量分布總評Boltzmann因子 139
§24. Brown運動 140
§25. 對順磁質的統計討論 145
A. 經典的Langevin 函數 146
B. 藉助於量子力學對Langevin函數的修正 148
§26. van der Waals方程中常量的統計意義 149
A. 分子體積與常量 149
B. van der Waals內聚力與常量151
§27. 平均自由程問題 153
A. 一個特殊情況下平均自由程的計算 153
B. 黏度 154
C. 熱導率 157
D. 一些與平均自由程概念相關問題的總評 159
第4章 統計學的普遍理論：組閤方法 161
§28. Liouville定理，空間和空間 161
A. 多維空間（相空間） 161
B. Liouville定理 162
C. 理想氣體的等概率 163
§29. Boltzmann原理 165
A. 用排列來量化熱力學概率 166
B. 用最大概率來度量熵 168
C. 元胞的閤並 170
§30. 與熱力學對照 171
A. 等容過程 171
B. 無外力情況下氣體經曆的一般過程 172
C. 外力場中的氣體；Boltzmann因子 173
D. Maxwell-Boltzmann速度分布律 174
E. 混閤氣體 175
§31. 比熱和剛性分子的能量 176
A. 單原子分子氣體 176
B. 氣體組成和雙原子分子 178
C. 多原子分子氣體和Kelvin的烏雲 181
§32. 考慮分子振動的比熱和固體的比熱 182
A. 雙原子分子 182
B. 多原子分子氣體 183
C. 固體和Dulong-Petit規則 183
§33. 振動能量的量子化 183
A. 綫性振子 184
B. 固體 186
C. 推廣到任意量子態 187
§34. 轉動能量的量子化 188
§35. 關於輻射理論和固體的補充材料 191
A. 自然振動方法 191
B. 固體比熱的Debye理論 192
§36. 空間的配分函數 193
A. Gibbs條件 194
B. 與Boltzmann方法的關係 195
C. 量子效應引起的修正 197
D. Gibbs假設分析 199
§37. 量子統計基礎 200
A. 全同粒子的量子統計 200
B. Darwin和Fowler的方法 201
C. Bose-Einstein和Fermi-Dirac分布 203
D. 鞍點方法 204
§38. 簡並氣體 207
A. Bose-Einstein和Fermi-Dirac分布 207
B. 氣體簡並度 210
C. 高簡並度的Bose-Einstein氣體 212
§39. 金屬電子氣 215
A. Drude理論的評價性介紹 215
B. 完全簡並Fermi-Dirac氣體 216
C. 近完全簡並 219
D. 特殊問題 220
§40. 方均漲落 223
第5章 精確的氣體動理學的概述 229
§41. Maxwell-Boltzmann碰撞理論 229
A. 氣體動理學中態的描述 229
B. f隨時間的變化 231
C. 彈性碰撞定律 232
D. Boltzmann的碰撞積分 234
E. Boltzmann關於分子混沌的假設 235
§42. H-定理和Maxwell分布 236
A. H-定理 236
B. Maxwell分布 239
C. 平衡態分布 241
§43. 流體動力學的基本公式 242
A. 分布函數的級數展開 242
B. Maxwell的輸運方程 244
C. 質量守恒 246
D. 動量守恒 247
E. 能量守恒 248
F. 熵定理 251
§44. 關於碰撞方程的積分 253
A. 利用矩方程積分 253
B. 矩方程的變換 254
C. 碰撞矩的評估 256
D. 黏度和導熱係數 257
§45. 電導率和Wiedemann-Franz定律 261
A. 金屬中電子的碰撞和傳輸方程 261
B. 碰撞方程的近似解 263
C. 電流和能量通量 266
D. 歐姆定律 267
E. 導熱係數和絕對熱電動勢 268
F. Wiedemann-Franz定律 269
習題 271
習題解答 279

《經典物理學導論：從牛頓力學到電磁場》 聚焦基礎，構建宏觀與微觀的橋梁 本書旨在為學習物理學的學生提供一個堅實、連貫且深入的經典物理學基礎。它並非對某一特定分支（如熱力學或統計物理學）的詳盡專論，而是緻力於構建一個完整的物理圖像，涵蓋宏觀世界的基本運動規律、場的概念及其相互作用，為理解更深層次的現代物理學做好準備。 全書結構精心設計，由易到難，邏輯嚴密，旨在培養讀者嚴謹的物理思維和解決實際問題的能力。內容覆蓋瞭牛頓力學、振動與波、狹義相對論、電磁學基礎以及經典場論的幾個核心部分。 第一部分：牛頓力學與運動分析（基礎奠定） 本部分從最基本的概念齣發，重新審視伽利略和牛頓的成就。我們不僅重申瞭三大定律，更深入探討瞭它們在不同參考係下的應用和局限性。 質量、力與加速度： 對質量、動量和力的概念進行瞭精確的數學描述。重點分析瞭保守力和非保守力的區分，以及功和能量的原理。動能定理和勢能的概念被用來解決復雜的變力問題。 剛體與轉動： 深入研究瞭物體的鏇轉運動，引入瞭角動量和轉動慣量的概念。詳細推導瞭轉動定律，並討論瞭定軸轉動、繞定點的轉動以及陀螺運動的物理內涵。剛體平衡和穩定性的分析，為工程力學奠定瞭基礎。 萬有引力與天體力學： 凱普勒定律和牛頓萬有引力定律的統一性被強調。通過拉格朗日點和軌道修正等高級概念，展示瞭經典力學在宏觀宇宙尺度上的強大解釋力。對微擾理論在處理非完全可積係統中的初步應用進行瞭介紹。 第二部分：振動、波與相對論的萌芽（從確定性到時空觀的革新） 在掌握瞭宏觀運動的確定性描述後，本部分引入瞭周期性現象的研究，並開始觸及經典物理學的邊界。 簡諧振動與阻尼： 詳盡分析瞭簡諧振動的數學描述及其物理意義。對阻尼振動和受迫振動的解析解進行瞭完整的推導，特彆關注瞭共振現象的物理機製及其在工程中的重要性。 機械波的傳播： 從一維波動方程齣發，推廣到三維空間中的聲波和橫波。對波的疊加原理、反射、摺射和衍射現象進行瞭係統的幾何和物理分析。本章強調瞭波的相速度和群速度的區彆。 狹義相對論基礎： 麵對邁剋爾遜-莫雷實驗的否定性結果，本書引入愛因斯坦的兩個基本假設。通過洛倫茲變換的代數推導，清晰展示瞭時間膨脹、長度收縮的物理效應。動量和能量的相對論修正（$E^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2$）被嚴格證明，為量子力學中能量-動量關係的理解鋪平瞭道路。 第三部分：經典電磁場論（場的概念與統一） 本部分是全書的重點之一，緻力於展現電、磁、光如何被統一在麥剋斯韋方程組這一精妙的框架之下。 靜電學與高斯定律： 從庫侖定律齣發，定義瞭電場強度和電勢。高斯定律作為電場在特定對稱性下的積分形式，被用於解決一係列典型的電荷分布問題。電勢的拉普拉斯方程和泊鬆方程在求解靜電學邊界值問題中的應用被詳細闡述。 穩恒電流與磁場： 對穩恒電流的性質進行分析，推導齣畢奧-薩伐爾定律和安培環路定律。磁場（B）與磁感應強度（H）的概念及其關係被清晰界定。霍爾效應的討論，深化瞭對載流子運動的理解。 電磁感應與麥剋斯韋方程組的完備性： 法拉第電磁感應定律的引入標誌著電磁理論的重大突破。通過引入“位移電流”這一關鍵項，麥剋斯韋成功地將安培定律修正並統一瞭四個基本方程。這四個方程（微分形式）被視為全書的核心結論之一。 電磁波的産生與性質： 從麥剋斯韋方程組齣發，獨立推導齣電磁波方程。精確計算瞭電磁波的速度，並證明其速度等於光速。波的能量、動量和 Poynting 矢量被引入，用於描述能量的傳輸和密度。本章最後討論瞭平麵電磁波在不同介質中的傳播特性。 --- 本書特色與目標讀者： 本書的編寫風格嚴謹、推導詳盡，避免瞭對復雜數學工具的過度依賴，力求在清晰的物理圖像下展現數學工具的威力。它特彆適閤： 1. 大學物理專業本科生： 作為主乾課程的教材，它提供瞭比一般入門讀物更深入的數學推導和概念辨析。 2. 工科背景學生： 對於需要紮實掌握電磁學和力學基礎的工程師而言，本書的場論部分尤其具有指導意義。 3. 希望係統復習經典物理學體係的自學者： 本書結構邏輯性強，章節間的銜接自然流暢，有利於構建完整的知識體係。 通過學習本書，讀者將不僅掌握經典物理學的核心定律和公式，更重要的是，將學會用場的觀點看待物質世界，理解從宏觀運動到電磁現象的內在統一性。本書為進一步探索量子力學、固體物理或更高級的場論課程，奠定瞭不可或缺的知識基礎。

評分☆☆☆☆☆

盡管我還在努力消化書中的大部分內容，但《熱力學與統計學（中譯本）》已經在我心中播下瞭求知的種子。它不是一本讀完就可以束之高閣的書，而更像是一本需要反復品讀、時常迴顧的工具書。我尤其欣賞作者在引入新概念時，總是會先給齣一個直觀的解釋，然後再進行嚴謹的數學推導。這種循序漸進的方式，讓我在麵對龐大的信息量時，不至於感到過於 overwhelming。我開始嘗試將書中介紹的統計力學方法應用到我對其他科學領域的思考中，發現許多問題都能從中找到新的理解角度。這本書讓我對“熵”這個概念有瞭更深刻的認識，它不僅僅是“混亂度”，更是信息量、不確定性和能量不可用性的綜閤體現。我期待著在未來的日子裏，能隨著我對書本內容的深入理解，獲得更豐富的洞察。

評分☆☆☆☆☆

我一直對事物運作的底層邏輯充滿好奇，而《熱力學與統計學（中譯本）》恰好滿足瞭我的這種渴望。書中對“微觀狀態”和“宏觀性質”之間關係的探討，為我打開瞭一個全新的視角。它讓我看到瞭，那些看似雜亂無章的粒子運動，是如何在統計意義上錶現齣穩定的宏觀規律的。作者用生動的比喻和深入淺齣的語言，解釋瞭諸如玻爾茲曼熵公式這樣深刻的原理。我常常被那些關於概率和漲落的討論所吸引，它們揭示瞭係統在平衡態附近並非絕對靜止，而是存在著微小的、隨機的偏離。這本書讓我意識到，即使是最穩定的係統，也可能潛藏著不確定性。讀這本書的過程，就像是在探索一個充滿奇妙規則的宇宙，每一個公式，每一個定律，都像是藏寶圖上的一個標記，指引著我前進的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的，絕不僅僅是知識的堆砌，更是一種思維方式的重塑。作者用一種近乎哲學的高度，來審視熱力學和統計學這兩個看似獨立的學科。我常常在閱讀過程中停下來，思考那些關於“不可逆性”、“平衡態”以及“信息”的討論。它讓我意識到，我們日常生活中習以為常的許多現象，背後都蘊含著深刻的統計規律。比如，一杯牛奶放在那裏會慢慢冷卻，而不會自行升溫，這其中蘊含著能量的流動方嚮和熵增的必然性。作者在講解這些基本原理時，總會穿插一些引人深思的例子，讓我能夠從更廣闊的視角去理解這些抽象的概念。雖然有些章節對於我來說仍然是“天書”，但字裏行間流露齣的那種對自然界本質的探索精神，深深地感染瞭我。我甚至開始在生活中留意一些微小的現象，嘗試用書中的概念去解釋它們，這讓原本枯燥的學習過程變得生動有趣起來。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名非專業人士來說，閱讀《熱力學與統計學（中譯本）》無疑是一次“硬核”的挑戰。書中的數學推導確實相當密集，很多時候需要反復迴看前麵講解的章節，纔能勉強跟上作者的思路。然而，也正是這種“不妥協”的態度，讓我體會到瞭科學研究的嚴謹性。作者並沒有為瞭降低閱讀門檻而犧牲內容的深度，而是希望讀者能夠真正地理解背後的原理。我特彆佩服作者在闡釋復雜概念時所展現齣的清晰邏輯和條理。盡管有些公式讓我頭疼，但當我最終理解瞭它的含義後，那種成就感是無與倫比的。我至今仍記得，在某個深夜，我終於理清瞭某個關於自由能的推導過程，那一刻的感覺，就像打通瞭任督二脈一樣，渾身舒暢。這本書讓我明白，真正的理解，是需要付齣努力和時間的。

評分☆☆☆☆☆

終於下定決心啃下這本《熱力學與統計學（中譯本）》。初拿到手，就被它厚重的分量和密密麻麻的公式嚇得不輕。翻開第一頁，撲麵而來的全是嚴謹的數學符號和物理概念，感覺自己瞬間迴到瞭大學時代，那個充滿挑戰也充滿激情的課堂。我努力地想去理解作者想要傳達的關於能量、熵、概率的深層含義，試圖在那些看似枯燥的推導中找到那份科學的美感。雖然至今為止，大部分內容仍在我理解的邊緣徘徊，但每一次的嘗試，每一次對某個公式的反復琢磨，都像是在黑暗中摸索前行，雖然看不清方嚮，但總感覺離目標又近瞭一步。這本書就像一座寶藏，等待著我去一點點挖掘，去揭示它隱藏的奧秘。我尤其對其中關於微觀粒子集閤行為如何湧現齣宏觀統計規律的部分感到好奇，那種從無序到有序的轉變，從個體的不確定性到整體的確定性，著實令人著迷。盡管閱讀過程充滿瞭“卡殼”，但正是這種挑戰，激發瞭我更強烈的求知欲，讓我想要不斷地去攻剋難關。