统计热物理

目录 出版说明 前言 第1章 热力学与统计物理的基本知识/1 1.1 物理系统及其状态描述/1 1.2 微观系统的状态空间/3 1.2.1 单粒子系统/3 1.2.2 多粒子系统/9 1.3 宏观系统的状态空间/12 1.3.1 微观态空间/13 1.3.2 微观态计数与微观态求和/15 1.3.3 宏观态/18 1.4 宏观系统的统计描述/20 1.4.1 **描述/21 1.4.2 量子描述/29 1.4.3 代表点、微观状态数与态密度/32 1.4.4 **–量子对应/36 1.5 联系微观与宏观的纽带——熵/36 1.5.1 熵的定义/36 1.5.2 熵增加原理与宏观平衡条件/38 1.6 宏观过程/45 第1章 习题/48 第2章 热力学基本规律/50 2.1 热力学**定律/50 2.2 热力学第二定律/54 2.2.1 热力学第二定律的表述与卡诺定理/542.2.2 克劳修斯不等式/59 2.3 热力学势与封闭系的热力学关系/60 2.3.1 热力学势/60 2.3.2 封闭系的热力学函数关系/63 2.3.3 宏观态空间的结构/65 2.4 过程参量/66 2.5 开放系的热力学/69 2.5.1 开放系热力学的基本微分关系/69 2.5.2 吉布斯–杜安方程/71 2.6 热力学平衡的稳定性/75 2.6.1 平衡稳定性判据/75 2.6.2 封闭系热力学平衡的稳定性条件/77 2.7 热力学第三定律/81 第2章 习题/86 第3章 统计系综与统计平均/88 3.1 孤立系与微正则系综/89 3.1.1 微正则系综/89 3.1.2 孤立系的*大熵定理/93 3.2 封闭系与正则系综/94 3.2.1 正则系综的分布函数/94 3.2.2 统计平均值与热力学势的计算/97 3.2.3 封闭系的*大熵定理/99 3.3 开放系与巨正则系综/100 3.3.1 巨正则系综的分布函数/100 3.3.2 统计平均值与热力学势的计算/104 3.4 巨正则系综的应用实例：玻尔兹曼分布/106 3.5 围绕平衡态的涨落/111 3.5.1 涨落的概率分布/111 3.5.2 涨落的计算实例/113 第3章 习题/117 第4章 气体/119 4.1 理想气体的**描述/119 4.1.1 **描述下单原子分子理想气体的系综理论/120 4.1.2 多原子分子理想气体与气体热容量的**描述/123 4.1.3 **描述下多原子分子理想气体的系综理论/124 4.2 理想气体的量子描述/126 4.2.1 平动热容/1274.2.2 转动热容/129 4.2.3 振动热容/130 4.2.4 双原子分子理想气体等容热容的完整理论/131 4.3 非理想气体/133 4.3.1 位形配分函数与位力系数/133 4.3.2 非理想气体的状态函数/135 4.4 中性气态等离子体/136 第4章 习题/140 第5章 固体/142 5.1 晶格振动的力学描述/142 5.1.1 德拜温度与德拜截止频率/142 5.1.2 **力学下的晶格振动/144 5.1.3 关于振动模式求和的对应原理/148 5.1.4 哈密顿表述及量子化/149 5.1.5 关于晶格结构与色散关系的进一步讨论/151 5.2 固体热性质的**描述/154 5.3 固体热性质的量子描述/157 第5章 习题/163 第6章 量子统计与量子气体/165 6.1 玻色–爱因斯坦分布与费米–狄拉克分布/166 6.2 简并量子气体的宏观状态函数/170 6.2.1 简并费米气体/172 6.2.2 强简并玻色气体与玻色–爱因斯坦凝聚/178 6.2.3 任意简并程度的量子气体/181 6.3 金属导体中的自由电子气体与金属的热容理论/184 6.4 光子气体与声子气体/187 6.4.1 光子气体/187 6.4.2 声子气体/190 第6章 习题/192 第7章 电介质和磁介质/194 7.1 电介质和磁介质的热力学/194 7.1.1 电介质的热力学/194 7.1.2 磁介质的热力学/198 7.2 极性分子气体及其在外电场下的电极化现象/202 7.3 顺磁现象的统计解释/206 7.3.1 顺磁气体/206 7.3.2 顺磁固体/2117.4 能量上限与负温度状态/213 7.5 电子回旋与抗磁现象/215 7.5.1 电子回旋运动的量子力学描述/215 7.5.2 朗道抗磁性的统计物理解释/217 第7章 习题/222 第8章 非平衡热力学与统计物理简介/224 8.1 非平衡系统的分布函数与BBGKY级列/224 8.2 玻尔兹曼方程与细致平衡条件/228 8.2.1 **非平衡气体的玻尔兹曼方程/228 8.2.2 外场中金属导体内的非平衡电子气体的玻尔兹曼方程/234 8.2.3 真空中的非平衡气态等离子体与弗拉索夫方程/235 8.3 弹性散射与H定理/237 8.4 弛豫时间近似/240 8.5 **非平衡气体的粒子数和能量输运/241 8.5.1 玻尔兹曼方程的近似解/241 8.5.2 粒子数和能量输运的输运系数/244 8.6 金属导体中非平衡电子气体的输运理论/245 8.6.1 外电场作用下分布函数的近似解/245 8.6.2 电、磁场同时存在时分布函数的近似解/247 8.6.3 非平衡电子气体中的输运现象与输运系数/249 8.7 非磁化等离子体中的电子振荡与朗道阻尼/251 8.8 局部平衡与局部熵产生/258 8.8.1 局部热力学关系式与局部熵产生率/258 8.8.2 昂萨格倒易关系/260 8.9 线性响应与涨落耗散定理/262 8.10 位形空间中的非平衡分布与福克尔-普朗克方程/269 8.11 涨落定理/272 8.11.1 外力驱动下封闭系统的力学描述/273 8.11.2 伊文思-赛尔斯涨落定理/275 8.11.3 贾金斯基等式与克鲁克斯涨落定理/277 第8章 习题/280 第9章 相变与化学反应/281 9.1 单元系中的相变/282 9.1.1 单元系的复相平衡与相变的分类/282 9.1.2 范德瓦耳斯系统与气液相变/284 9.1.3 伊辛模型与平均场近似/292 9.1.4 朗道理论与金兹堡–朗道理论/2959.2 多元系中的（广义）化学反应/300 9.2.1 化学平衡条件/300 9.2.2 质量作用律/303 9.2.3 化学之外的 “化学平衡”/304 9.3 吉布斯相律/308 第9章 习题/312 第10章 液体/313 10.1 **液体/314 10.1.1 不可压缩流体的纳维–斯托克斯方程/314 10.1.2 流体力学方程的统计物理起源/317 10.1.3 可压缩性与液体中的声速/318 10.2 朗道费米液体理论简介/320 10.2.1 朗道费米液体的平衡态性质/320 10.2.2 费米液体的非平衡态性质/327 10.3 非费米量子液体/330 10.3.1 液态4He与朗道超流理论/330 10.3.2 拉廷格液体简介/335 第10章 习题/340 参考文献/341 附录A 数学附录/343 A.1 Γ函数与黎曼ζ函数/343 A.1.1 Γ函数/343 A.1.2 黎曼ζ函数/344 A.2 常用积分公式/345 A.2.1 高斯积分/345 A.2.2 几个特殊类型的积分/347 A.3 正态分布/350 A.4 高维单位球的面积/351 A.5 连乘积求和规则/352 A.6 勒让德变换/353 A.7 欧拉–麦克劳林公式与斯特林公式/354 A.7.1 欧拉–麦克劳林公式/354 A.7.2 斯特林公式/356 A.8 隐函数求导法则/358 A.9 置换群及其全对称、全反对称表示简介/358 附录B 关于广延参量与强度参量/362 附录C 物理常量/364插图列表/365 符号索引/367 人名索引/369 术语索引/372 后记/376