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第一章 热力学基本定律1

1.1物态方程和状态参量3

1.2热力学第零定律9

1.2.1定律的内容9

1.2.2温度的意义与温度计10

1.3热力学第一定律13

1.3.1功和热13

1.3.2内能与两个相关实验15

1.3.3第一定律及应用18

1.3.4第一定律的一种微观解读20

1.4热力学第二定律22

1.4.1第二定律的表述22

1.4.2热机24

1.4.3卡诺定理26

1.4.4 TdS方程29

1.4.5熵变计算31

1.5热力学第三定律35

1.5.1第三定律的历史35

1.5.2量子观点36

1.5.3热力学绝对零度的不可实现和低温热容38

本章小结38

附录39

思考题和习题41

第二章 热力学函数及关系45

2.1焓、自由能和吉布斯函数45

2.2特性函数与麦克斯韦关系51

2.3均匀物质热力学57

2.3.1表面系统的热力学57

2.3.2磁和电介质热力学59

2.3.3低温获得的方式60

2.4热辐射的热力学62

2.5热力学稳定性64

本章小结66

附录67

思考题和习题68

第三章 相平衡与相变71

3.1开放系统与相律71

3.2克拉珀龙方程73

3.3气液两相的平衡与转变76

3.4相变的分类81

3.5临界现象83

本章小结87

附录87

思考题和习题88

第四章 统计热力学91

4.1热力学概率92

4.1.1从投掷硬币谈起92

4.1.2热力学概率与熵的关系94

4.2第二定律的一种微观理解95

4.3准热力学方法97

4.4微观状态的经典和量子描写101

4.4.1微观状态的经典描写101

4.4.2微观状态的量子描写104

4.5信息论基础108

本章小结115

附录116

习题118

第五章 玻耳兹曼统计120

5.1玻耳兹曼统计分布律121

5.2配分函数技术125

5.3能量均分定理129

5.3.1能量均分定理的推导129

5.3.2气体热容的经典理论131

5.4玻耳兹曼分布的实际适用性134

5.5玻耳兹曼统计的应用135

5.5.1量子谐振子135

5.5.2具有内部自由度的气体138

5.5.3两能级系统：理想顺磁质145

本章小结148

附录149

思考题和习题153

第六章 系综理论156

6.1经典统计系综和Γ空间157

6.2微正则系综158

6.3正则系综159

6.3.1正则系综的定义与分布函数159

6.3.2正则分布的特点165

6.4巨正则系综168

6.5三种系综分布的关系173

6.6全同粒子174

6.6.1吉布斯修正因子的基础174

6.6.2吉布斯佯谬：混合熵176

本章小结178

附录179

思考题和习题182

第七章 量子统计184

7.1玻色子和费米子184

7.2费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布186

7.2.1量子热力学函数的统计表达式189

7.2.2量子和经典三种分布的比较191

7.2.3量子统计向经典统计过渡的条件194

7.3理想费米气体195

7.3.1费米能196

7.3.2费米气体的热力学行为201

7.3.3应用到金属203

7.4理想玻色气体205

7.4.1玻色—爱因斯坦凝聚207

7.4.2玻色气体的热力学行为209

7.4.3应用到光子和声子211

本章小结219

附录219

思考题和习题223

第八章 非平衡统计力学初步226

8.1玻耳兹曼方程227

8.2 H定理231

8.3 H函数与熵的关系234

8.4宏观过程不可逆性的统计基础236

8.5布朗运动及朗之万方程238

附录243

习题246

第九章 计算统计物理248

9.1分子动力学方法248

9.2蒙特卡罗方法252

9.2.1从投针求π谈起252

9.2.2由已知分布抽样256

9.2.3蒙特卡罗方法技巧262

9.2.4 Metropolis算法267

9.3朗之万方程的数值模拟272

9.4自由能和化学势的计算273

9.5 Mathematica在量子统计中的应用举例275

习题277

课程总结280

模拟试题283

习题答案288

教学安排建议292

参考文献293

常用物理常量295