热力学与统计力学.pdf

http://www.100md.com 2020年11月18日

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     热力学与统计力学

    《热力学和统计力学 》，世界图书出版公司出版的图书，这是一套内容完整而实用的大学生及硕士研究生现代物理学教材。它以系统、统一和连贯的方式阐述了现代理论物理学的诸方面。小编为大家准备了热力学与统计力学版的资料，欢迎

    读者评价

    写的简明而又严谨，让人一目了然的同时感到物理学的实质，是地道的理论物理进阶书籍。热力学很多有意思的定语：稀溶液，大概，限制太多了，其实源自与个数和统计效应；例如平均算子，例如齐次函数这些简单而又常见的东西在现代数学物理中起到了关键性的作用，这个是过去没有理解到的东西

    什么书热力学

    热力学

    热力学与普通物理热学的最大区别在于，在热学中更多的是强调热力学量的引入和测量，热机及其效率；而在热力学中则提高到逻辑推理和导出计算公式的水平。

    ——沈惠川《热物理习题精解》前言

    我觉得沈惠川这段评论写的挺好的。就我们上海大学物理系而言，热学包含了热物理量的引入、热力学一二三定律、熵的讨论、气体分子运动论和一级相变。

    气体分子运动论和一级相变二者选一个讲，另一个留到统计物理课程中。统计物理分出两到三次，每次一个半小时到两小时，讲解热力学。

    不多说了，王竹溪肯定是最好的。可能很多人还不知道，王竹溪和P. A. M. Dirac俩人是亲师兄弟，谁大不知道。要是不回国，他说不定也能获一个诺贝尔奖，或者至少是开创某一学科的宗师(王竹溪有个师侄还是师兄弟，改行去做计算机，教出来一个学生叫Yan LeCun)我本科的时候，读这本书读了三四遍，所以有些热力学知识成了直觉，经常忽视学生的疾苦。所以上我的课还是要自己多读书，多总结知识图表。

    统计热力学、统计力学和统计物理

    这仨名字实际上都是指大二、大三的《统计物理》课程。统计热力学顾名思义，偏重统计物理在热力学中的应用，理论上不怎么刨根究底，化学系的书这个名字比较多，这个名字可以追溯到薛定谔和理论化学家Terrel Hill；统计力学顾名思义，要用统计方法研究力学，或者说把统计法用于力学，一摩尔气体受力分析是搞不起来了，至少得要有哈密顿量。统计物理学指代更广，没有哈密顿量也能给你统计了。比如张守晟的公子写的那篇Arxiv，用统计物理的思想讨论小岛上土著人占有椰子的情况。

    根据吴大猷的说法，统计物理包含统计法和动力论两部分。对于动力论我不是很熟悉，可以参考“非平衡统计物理”、“稀薄气体的数学理论”一类的书籍。这里也有一个很好的回答：

    关于统计力学的基本原理

    宏观系统有为数不多的几个可直接观测量，如气体的压强p、体积V和温度T。热力学描述这些量之间的关系，唯象刻画系统的整体行为。统计力学的目的是研究宏观物体的行为和性质所遵循的特殊一类规律性，它的一个重要任务是解释作为唯象理论的热力学。统计力学可由分子微观性质计算热力学量。统计力学有双重意义：由微观力学(如分子能级、谱学测量)知识计算热力学量，由测量宏观热力学性质反推微观性质(如分子间相互作用)。统计力学可以突破热力学的局限，将研究延伸至热力学不再成立的领域。非平衡态体系一般没有简单的热力学宏观量描述，但分布函数描述仍是明确的。统计力学处理服从哈密顿动力学的微观系统，但原则上微观对象也可以是经济学量、社会学量等，它们并不满足哈密顿动力学。

    1 统计规律性

    考虑体积为V的空间里有遵从经典哈密顿动力学的N个粒子，这个体系的状态由这些粒子的坐标和动量(r1，r2，⋯，rN；p1，p2，⋯，pN) ≡ (rN，pN)给定，这种状态也叫微观构象态或构象态。

    构象态对应于由rN 和pN 所张成的6N 维相空间中的一点。设体系哈密顿量为H(rN，pN) = K(pN) +U(rN) ，则运动方程为

    体系构象态随时间的演化，在相空间中描画出一条“相轨道”或分子轨道。这样的体系虽然遵从经典力学，不难写下运动微分方程，但其自由度巨大，不可能对给定的初条件积分方程求解 ......

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