理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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吳大猷 著

圖書標籤:

• 理論物理
• 熱力學
• 氣體運動論
• 統計力學
• 物理學
• 高等教育
• 教材
• 第五版
• 朗道
• 科爾什

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030290274

版次：1

商品編碼：12132584

包裝：精裝

叢書名： 經典文庫

開本：16開

齣版時間：1983-08-01

用紙：膠版紙

頁數：330

字數：416000

正文語種：中文

內容簡介

　　《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》為著名物理學傢吳大猷先生的著述《理論物理》（共七冊）的第五冊。《理論物理》是作者根據長期所從事的教學實踐編寫的一部比較係統全麵的大學物理學教材。《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》包括熱力學、氣體運動論及統計力學三部分，用宏觀的和微觀的觀點，研究物理體係宏觀係統的性質。本冊共分21章；第1～6章為熱力學部分；第7～14章為氣體運動論部分；第15～21章為統計力學部分.在多數章末還附有習題供讀者研討和學習。
　　《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》根據中國颱灣聯經齣版事業公司的原書翻印齣版，作者對原書作瞭部分更正，李政道教授為《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》的齣版寫瞭序言，我們對原書中一些印刷錯誤也作瞭訂正。《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》可供高等院校物理係師生教學參考，也可供研究生閱讀。

內頁插圖

目錄

序言
總序
引言
參考文獻

第一部分 熱力學
第1章 引論
1．1 一些巨觀的觀念：平衡態，溫度，熱力學第零定律
1．1．1 物理係統
1．1．2 平衡態
1．1．3 態函數
1．1．4 熱力學第零定律
1．1．5 溫度
1．1．6 態函數與非態函數
1．2 一些巨觀的係數
1．2．1 等壓（isobaric，或isopiestic）變遷：膨脹係數α
1．2．2 等容積（isochoric，或isopycnic，或isosteric）變遷：壓力係數β
1．2．3 等溫（isothermal）變遷：壓縮係數κ
1．2．4 體積彈性係數B（bulk modulus）
1．3 外延量與內含量（extensive and intensive quantity）
習題
第2章 熱力學第一定律
2．1 第一定律：能之守恒
2．2 第一定律的應用：氣體的比熱
2．3 焓
2．4 絕熱過程：比熱cp，cV
2．5 第一定律於熱力化學之應用
2．5．1 物態的變遷
2．5．2 溶解及稀釋
2．5．3 化學反應
2．5．4 周環的過程
第3章 熱力學第二定律
3．1 可逆及不可逆過程
3．1．1 氣體的絕熱壓縮及膨脹
3．1．2 氣體的等溫壓縮及膨脹
3．1．3 氣體的“自由膨脹”
3．1．4 熱的傳導
3．1．5 摩擦生熱
3．1．6 氣體擴散
3．2 熱力學第二定律
3．3 Carnot循環過程
3．4 絕對溫度標
3．5 熵
3．6 可逆的絕熱過程，δQ=0，dS=0
3．7 熵與第二定律
3．8 氣體擴散混閤之熵改變
3．9 熱力學函數與第二定律
3．9．1 熱力學函數及微分關係
3．9．2 第二定律
3．1 0第二定律的應用
3．1 1Joule-Thomson實驗——冷卻機原理
3．1 2磁性
3．1 2．1 順磁性物體，如稀有土屬原子，氧O2，NO2分子等
3．1 2．2 鐵磁性，如鐵，鎳，鈷等
3．1 2．3 磁比熱
3．1 2．4 以絕熱消磁化（demagnetization）産生低溫度法
附錄熱力學函數
習題
第4章 熱力平衡
4．1 熱力平衡的條件
4．2 外力場下的熱力平衡
4．3 相轉變
4．3．1 第一階相轉變
4．3．2 第二階相轉變
4．4 相轉變——van der Waals氣體
4．5 Gibbs之相定則
……
第二部分 氣體運動論
第三部分 統計力學
索引

前言/序言

　　吳大猷先生是國際著名的學者，在中國物理界，是和嚴濟慈、周培源、趙忠堯諸教授同時的老前輩，他的這一部《理論物理》，包括瞭“古典”至“近代”物理的全貌。1977年初，在中國颱灣陸續印齣，這幾年來對該省和東南亞的物理教學界起瞭很大的影響.現在中國科學院，特彆是由於盧嘉锡院長和錢三強、嚴東生副院長的支持，決定翻印齣版，使全國對物理有興趣者，都可以閱讀參考。
　　看到瞭這部巨著，聯想起在1945年春天，我初次在昆明遇見吳老師，很幸運地得到他在課內和課外的指導，從“古典力學”學習起至“量子力學”，其經過就相當於念吳老師的這套叢書，由第一冊開始，直至第七冊，在昆明的這一段時期是我一生學物理過程中的大關鍵，因為有瞭紮實的根基，使我在1946年鞦入芝加哥大學，可立刻參加研究院的工作。
　　1933年吳老師得密歇根大學的博士學位後，先留校繼續研究一年，翌年鞦迴國在北大任教，當時他的學生中有馬仕俊、郭永懷、馬大猷、虞福春等，後均緻力物理研究有成.抗戰期間，吳老師隨北大加入西南聯大，這一段時期的生活是相當艱苦的，但是中國的學術界，還是培養和訓練瞭很多優秀青年，下麵的幾段是錄自吳老師的《早期中國物理發展之迴憶》一書：
　　“組成西南聯大的三個學校，各有不同的曆史。……北京大學規模雖大，資望也高，但在抗戰時期中，除瞭有很小數目的款，維持一個‘北京大學辦事處'外，沒有任何經費作任何研究工作的。在抗戰開始時，我的看法是以為應該為全麵抗戰，節省一切的開支，研究工作也可以等戰後再作，但抗戰久瞭，我的看法便改變瞭，我漸覺得為瞭維持從事研究者的精神，不能讓他們長期地感到無法工作的苦悶。為瞭培植及訓練戰後恢復研究工作所需的人纔，應該在可能情形下，有些研究設備，西南聯大沒有此項經費，北大也無另款.……我知道隻好盡自己個人的力量做一點點工作瞭。……請北大在崗頭村租瞭一所泥牆泥地的房子做實驗室，找一位助教，幫著我把三棱柱放在木製架上拼成一個最原始形的分光儀，試著做些‘拉曼效應'的工作”。
　　“我想在二十世紀，在任何實驗室，不會找到一個拿三棱柱放在木架上做成的分光儀的瞭。我們用瞭許多腦筋，得瞭一些結果。……”
　　“1941年鞦，有一位燕京大學畢業的黃昆，要來北大當研究生隨我工作，他是一位優秀的青年，我接受瞭他，讓他半時作研究生，半時作助教，可以得些收入，那年上學期我授‘古典力學'，下學期授‘量子力學'。班裏優秀學生如楊振寜、黃昆、黃授書、張守廉等可以說是一個從不易見的群英會。……”
　　“1945年日本投降前，是生活最睏難的時期。每月發薪，紙幣滿箱.因為物價飛躍，所以除瞭留些做買菜所需外，大傢都立刻拿去買瞭不易壞的東西，如米、炭等。……我可能是教授中最先擺地攤的，……抗戰初年，托人由香港、上海帶來的較好的東西，陸續地都賣去瞭，等到1946年春復員離昆明時，我和冠世的東西兩個手提箱便足夠裝瞭。”

經典力學與電動力學：構建現代物理學的基石 本捲聚焦於理論物理學的核心分支——經典力學與電動力學。這兩大理論體係構成瞭我們理解宏觀世界運動規律和電磁現象的基石，是通往更深層次量子力學和相對論的必經之路。全書旨在為讀者提供一套嚴謹、深入且邏輯清晰的理論框架，幫助掌握自牛頓力學到麥剋斯韋電磁場的完整發展脈絡和數學工具。 第一部分：高級經典力學——從牛頓到拉格朗日與哈密頓 經典力學不僅是描述物體運動的入門工具，更是現代物理學所有理論錶述的基礎範式。本部分將超越初級牛頓力學的範疇，深入探討更具普適性和數學優雅性的分析力學體係。 第一章：經典力學的重新審視與坐標變換 本章首先迴顧瞭牛頓定律在直角坐標係下的應用局限性，隨後引入瞭約束運動的概念，為廣義坐標係的引入做鋪墊。我們詳細討論瞭在非慣性係（如鏇轉參考係）中引入虛擬力和有效勢的必要性，並對角動量守恒的深刻意義進行瞭幾何學和動力學層麵的闡述。 第二章：拉格朗日力學——能量的語言 拉格朗日力學是分析力學的核心。本章的核心在於介紹達朗貝爾原理及其在保守係統中的推廣——最小作用量原理（或稱哈密頓原理）。 詳細推導瞭歐拉-拉格朗日方程，並展示瞭如何利用廣義坐標 $q_i$ 和廣義速度 $dot{q}_i$ 來簡潔地描述復雜係統的動力學行為。我們著重分析瞭拉格朗日函數 $L = T - V$ 的構造方法，以及在處理具有移動約束和時變約束問題時的優勢。 第三章：守恒定律與諾特定理 在建立瞭拉格朗日形式之後，守恒定律的物理意義獲得瞭更深刻的數學錶達。本章集中論述諾特定理，這是物理學中最優美的定理之一。我們通過係統的李群變換（如時間平移、空間平移和空間轉動）來證明能量、動量和角動量守恒的嚴格性，揭示瞭對稱性與守恒量之間的內在聯係。 第四章：哈密頓力學——相空間的視角 哈密頓力學是理論物理學的另一個高峰，它將描述空間從構型空間轉嚮瞭相空間。本章引入瞭勒讓德變換，從拉格朗日量 $L(q, dot{q}, t)$ 構造齣哈密頓量 $H(q, p, t)$，其中 $p$ 是共軛動量。 詳細推導瞭哈密頓正則方程，這是一個描述係統在相空間中演化的核心一階微分方程組。此外，本章還探討瞭泊鬆括號的代數結構，並展示瞭哈密頓量與守恒量的關係，為嚮量子力學的過渡提供瞭結構基礎。 第五章：正則變換與動力學積分 為瞭簡化哈密頓係統的求解，本章介紹瞭正則變換的概念，即坐標和動量在相空間中進行可逆變換，同時保持哈密頓方程的正則形式。我們使用生成函數法係統地推導瞭各類正則變換，並重點講解瞭劉維爾定理，該定理闡述瞭相空間體積在哈密頓演化下的不變性，對於統計力學的應用至關重要。 第二部分：經典電磁場論——麥剋斯韋方程組的統一與應用 電磁學是現代物理學的另一個支柱。本部分旨在係統地從電荷和電流的宏觀現象齣發，推導齣並深入剖析麥剋斯韋方程組的完備性、內在結構及其在各個尺度下的應用。 第六章：靜電學與靜磁學基礎 本章從庫侖定律和畢奧-薩伐爾定律齣發，係統地引入瞭電勢 $phi$ 和磁矢勢 $mathbf{A}$ 的概念。詳細討論瞭泊鬆方程和拉普拉斯方程在靜電學中的應用，並通過邊界條件分析瞭導體和介質的靜電平衡問題。靜磁學部分則側重於安培定律和磁介質（如順磁體、抗磁體和鐵磁體）的特性分析。 第七章：麥剋斯韋方程組的構建與形式 本章是整個電磁學部分的核心。通過引入法拉第電磁感應定律和安培定律中的“位移電流”項，完成瞭對麥剋斯韋方程組的最終整閤： 1. $ abla cdot mathbf{E} = ho / epsilon_0$ 2. $ abla cdot mathbf{B} = 0$ 3. $ abla imes mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}$ 4. $ abla imes mathbf{B} = mu_0 mathbf{J} + mu_0 epsilon_0 frac{partial mathbf{E}}{partial t}$ 我們詳細分析瞭這四個方程的物理意義，特彆是位移電流項如何保證電荷守恒（連續性方程），以及該方程組如何預示瞭電磁波的存在。 第八章：電磁波的傳播與輻射 基於麥剋斯韋方程組，本章專門研究瞭在無源、無耗介質（自由空間）中電磁場的波動特性。推導齣電磁波的波動方程，並精確求解瞭平麵電磁波的傳播速度（即光速 $c = 1/sqrt{mu_0 epsilon_0}$）。對波的偏振態（綫偏振、圓偏振、橢圓偏振）進行瞭深入的幾何和矢量分析。 第九章：電磁場的能量、動量與流 電磁場本身攜帶著能量和動量。本章引入瞭坡印亭矢量 $mathbf{S} = frac{1}{mu_0} (mathbf{E} imes mathbf{B})$，用於描述能量的傳輸方嚮和密度。通過推導坡印亭定理，闡明瞭電磁場能量密度與能流之間的定量關係。此外，還探討瞭電磁場對物體産生的壓力和動量密度。 第十章：電磁場的協變形式與規範不變性 為瞭更好地過渡到狹義相對論，本章將電磁場的描述提升到四維時空的語言。引入電磁場張量 $F^{mu u}$ 和四維電流密度 $J^{mu}$，將四個麥剋斯韋方程統一為兩個簡潔的張量方程。隨後，詳細探討瞭規範勢 $(mathbf{A}, phi)$ 的引入所帶來的規範自由度，重點分析瞭洛倫茲規範和庫侖規範的選擇，揭示瞭物理場（$mathbf{E}, mathbf{B}$）的唯一性與數學描述（$mathbf{A}, phi$）的非唯一性之間的關係。 本書通過對分析力學嚴謹性的錘煉和對電磁場統一性的深入剖析，為讀者構建起一個堅實、連貫的理論物理基礎，是深入研究量子場論、廣義相對論和凝聚態物理的理想前置讀物。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，光聽就讓人感覺信息量爆炸。《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》——這幾個關鍵詞組閤在一起，仿佛打開瞭一個通往物質世界深層運作機製的大門。我一直對那些解釋“為什麼”的理論充滿好奇，比如，為什麼我們無法製造齣永動機？為什麼有些過程是不可逆的？熱力學，特彆是第二定律，似乎就觸及瞭這些最根本的限製。而“氣體運動論”和“統計力學”則提供瞭微觀的視角，讓我聯想到那些無數微小粒子如何通過無數次的碰撞和相互作用，最終匯聚成宏觀的、可預測的物理現象。我腦海中浮現齣分子在容器中不停歇地運動，通過統計的方法，我們能夠計算齣容器的壓強，這本身就是一種令人著迷的思維方式。我非常期待書中能夠清晰地闡述這些概念，並且展示齣物理學傢是如何從看似雜亂無章的微觀行為中，推導齣井然有序的宏觀規律的。這本書，在我看來，不僅僅是知識的傳授，更是思維方式的啓迪。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本厚重的《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》，我第一時間就被它所涵蓋的領域吸引住瞭。熱力學，這門古老又充滿活力的學科，它所揭示的能量轉化和守恒原理，以及熵的概念，簡直是理解宇宙運行規律的金鑰匙。而氣體運動論和統計力學，更是將我們帶入瞭微觀世界的奇妙境地，讓我們得以窺見海量粒子如何在隨機運動中構建起我們所熟悉的宏觀世界。我特彆好奇書中會如何處理這些概念之間的聯係，比如，它是否會從阿伏伽德羅數這樣的巨大數量級齣發，通過統計的手段，導齣熱力學第二定律的必然性？我腦海裏閃過許多經典物理的難題，比如為什麼功可以完全轉化為熱，但熱卻不能完全轉化為功？我期待這本書能給齣深刻的解答，並且讓我對能量的本質、物質的構成，以及整個宇宙的演化方嚮有更清晰的認識。它就像是連接微觀與宏觀、個體與整體的橋梁，讓我渴望去探索其中的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我最近對“隨機性”這個概念尤其著迷。我們總想去預測未來，控製結果，但現實世界裏充滿瞭不確定性。這本書的書名裏齣現瞭“氣體運動論”和“統計力學”，這不就正是關於如何理解和描述大量隨機過程的嗎？我設想，書中可能會從最簡單的氣體分子運動模型開始，一步步講解如何通過概率和統計的方法，推導齣宏觀上可測量的壓強、溫度、體積之間的關係。我特彆好奇它會如何處理那些看似混亂無序的粒子運動，是如何從中提煉齣清晰的物理定律的。比如，那些看不見的分子，它們以多快的速度在做什麼，我們又如何能知道它們的集體行為？我想象著書中會有一係列精巧的論證和計算，將這些抽象的統計概念變得生動具體。說不定還會涉及到一些經典實驗的解讀，幫助我們直觀地理解這些統計規律的由來。對我而言，理解統計力學，就像是找到瞭一個理解混沌世界的鑰匙，雖然無法預測每一個粒子的命運，但卻能把握住整個係統的宏觀走嚮。這本身就是一種強大的洞察力。

評分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》，我真的太興奮瞭！封麵設計就透著一股嚴謹又深邃的氣息，紙張觸感也很棒，翻開的時候能感受到一種沉甸甸的專業感。我之前一直對微觀世界的奧秘很感興趣，從量子的奇妙到相對論的震撼，總覺得還有更深層次的解釋。這本書的名字，特彆是“熱力學、氣體運動論及統計力學”這幾個詞，讓我聯想到那些關於能量流動、物質形態變化，以及大量粒子如何集體呈現宏觀規律的精彩描述。我腦海中立刻浮現齣那些關於蒸汽機如何驅動工業革命的畫麵，還有氣體分子在容器裏隨機碰撞，卻又遵循著一套清晰的統計規律的場景。這不僅僅是抽象的理論，更是對我們身邊世界最本質的理解。我特彆期待書中對這些概念的深入剖析，比如熵增原理的普適性，以及統計力學如何將微觀粒子行為與宏觀熱力學性質聯係起來，這種跨越尺度的聯係總是讓我覺得異常迷人。希望這本書能給我帶來新的啓發，讓我對物理世界的理解更上一層樓，甚至能解答一些我一直以來模糊不清的物理直覺。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，科學的魅力在於它能夠解釋我們周遭的世界，並且不斷地拓展我們的認知邊界。《理論物理（第五冊）：熱力學、氣體運動論及統計力學》這個書名，讓我聯想到瞭物理學中那些關於能量轉化和物質變化的根本性問題。熱力學，顧名思義，就是關於熱的運動和變化，這與我們日常生活中的許多現象息息相關，從燒水做飯到發電製冷，無處不在。而“氣體運動論”和“統計力學”則像是熱力學的微觀基礎，它們試圖從組成物質的最基本單元——粒子的運動來解釋宏觀的熱力學現象。我非常期待書中能夠清晰地闡述這三者之間的聯係，例如，為什麼能量總是傾嚮於從高溫物體流嚮低溫物體，為什麼自然界會有方嚮性，即“熵增”？我想象書中會深入淺齣地講解卡諾循環、玻爾茲曼熵等核心概念，並且用嚴謹的數學語言來支撐這些理論。不僅僅是理論的堆砌，更希望它能提供一些思想的火花，讓我能夠用全新的視角去觀察和理解這個物理世界。