ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие.............................8

ЧАСТЬ 1. ТЕРМОДИНАМИКА. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА .11

Глава 1. Феноменологическая термодинамика..........11

1.1. Макроскопические системы. Состояния. Процессы...... 11

1.2. Функции состояния. Аксиомы термодинамики........ 14

1.3. Первое начало термодинамики................ 18

1.4. Энтропия. Второе начало термодинамики........... 21

1.5. Теплоемкость........................ 23

1.6. Циклические процессы.................... 25

1.7. Цикл Карно......................... 28

Глава 1*. Феноменологическая термодинамика (продолжение)...............32

1.8. Термодинамические потенциалы. Свободная энергия.....32

1.9. Термодинамические потенциалы системы

с переменным числом частиц.................36

1.10. Условия равновесия фаз...................39

1.11. Термодинамика равновесного теплового излучения......41

Глава 2. Статистическая физика.................43

2.1. Вероятность......................... 43

2.2. Дискретная случайная величина............... 46

2.3. Непрерывная случайная величина.............. 48

2.4. Статистическое описание микросостояний макросистемы ... 51

2.5. Энергия макросистемы.................... 53

2.6. Статистический смысл энтропии. Формула Больцмана .... 54

2.7. Каноническое распределение Гиббса............. 56

Глава 2*. Статистическая физика (продолжение)...........................58

2.8. Многомерная случайная величина. Статистическая независимость................58

2.9. Функция распределения...................62

2.10. Флуктуации........................64

2.11. Флуктуации энергии макросистемы.............66

2.12. Вывод канонического распределения Гиббса.........67

2.13. Каноническое распределение и свободная энергия......70

2.14. Каноническое распределение и энтропия...........72

2.15. Большое каноническое распределение............74

2.16. Большое каноническое распределение и термодинамика

систем с переменным числом частиц.............78

ЧАСТЬ 2. ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ ...............81

Глава 3. Кинетическая теория равновесного идеального газа ... 81

3.1. Концентрация........................ 81

3.2. Функция распределения................... 84

3.3. Средние скорости...................... 87

3.4. Давление газа........................ 89

3.5. Основное уравнение кинетической теории газа........ 91

3.6. Распределение Максвелла — Больцмана........... 92

3.7. Средние скорости распределения Максвелла......... 95

3.8. Функция Максвелла..................... 97

Глава 3*. Кинетическая теория равновесного идеального газа (продолжение)...........................101

3.9. Вывод формулы для давления газа..............101

3.10. Среднее число ударов молекул о поверхность........105

3.11. Интеграл Пуассона.....................106

3.11. Вывод формул для средних скоростей распределения Максвелла..............107

3.12. Экспериментальная проверка закона распределения Максвелла................109

Глава 4. Термодинамика идеального газа.............112

4.1. Молярная масса. Число Авогадро...............112

4.2. Уравнение состояния идеального газа............113

4.3. Средняя энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа.............115

4.4. Изохорический процесс...................117

4.5. Изобарический процесс...................119

4.6. Изотермический процесс...................121

4.7. Адиабатический процесс...................122

4.8. Энтропия идеального газа..................123

4.9. Барометрическая формула..................124

Глава 4*. Термодинамика идеального газа (продолжение).....126

4.10. Средняя энергия колебаний многоатомной молекулы.....126

4.11. Вывод уравнения Пуассона.................129

4.12. Измерения показателя адиабаты...............131

4.13. Энтропия идеального газа и второе начало термодинамики   ...132

4.14. Экспериментальное определение постоянной Больцмана и числа Авогадро......................139

4.15. Статистическая термодинамика идеального одноатомного газа...................141

Глава 5. Явления переноса в газах ..............144

5.1. Неравновесные состояния газа. Локальное термодинамическое равновесие.........144

5.2. Средняя длина свободного пробега молекулы.........146

5.3. Поле скоростей. Плотность потока молекул..........150

5.4. Диффузия газов.......................154

5.5. Вязкость газов........................157

5.6. Теплопроводность газов...................159

Глава 5*. Явления переноса в газах (продолжение).......162

5.7. Вывод закона Фика.....................162

5.8. Уравнение диффузии....................164

5.9. Вывод закона Ньютона для силы вязкого трения.......167

5.10. Вывод закона Фурье....................170

5.11. Уравнение теплопроводности................172

5.12. Диффузия во внешнем силовом поле.............176

Глава 6. Реальные газы.....................179

6.1. Межмолекулярное взаимодействие..............179

6.2. Уравнение Ван-дер-Ваальса.................184

6.3. Внутренняя энергия реального газа..............185

Глава 6*. Реальные газы (продолжение).............186

6.4. Обоснование уравнения Ван-дер-Ваальса...........186

6.5. Вывод выражения для внутренней энергии реального газа  ...188

6.6. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса...............190

6.7. Процесс Джоуля — Томсона.................193

Глава 7*. Агрегатные состояния вещества. Равновесие фаз и фазовые переходы................196

7.1. Фазы вещества.......................196

7.2. Равновесие между фазами..................198

7.3. Изотермы реального газа...................200

7.4. Динамическое равновесие между паром и жидкостью.....205

7.5. Кинетика испарения и конденсации.............209

7.6. Удельная теплота испарения. Критическая температура  ....211

7.7. Уравнение Клапейрона — Клаузиуса.............213

7.8. Давление пара над жидкостью................216

7.9. Диаграмма состояний....................218

Глава 8*. Явления на поверхности жидкости...........220

8.1. Поверхностное натяжение..................220

8.2. Явления на границе раздела двух жидкостей.........225

8.3. Явления на границе твердого тела и жидкости........226

8.4. Давление под искривленной поверхностью жидкости.....228

Глава 9*. Квантовые газы....................231

9.1. Бозоны и фермионы. Принцип Паули............231

9.2. Ферми-газ..........................235

ЧАСТЬ 3. ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА.......239

Глава 10. Электрические свойства твердых тел..........239

10.1. Электроны в кристаллах...................239

10.2. Зонная теория электронных спектров............242

10.3. Распределение электронов по состояниям. Функция Ферми — Дирака.....244

10.4. Металлы, диэлектрики и полупроводники..........248

10.5. Теория свободных электронов в металлах..........252

10.6. Закон Ома. Электропроводность металлов ........257

10.7. Чистые полупроводники...................259

10.8. Собственная проводимость полупроводника.........263

10.9. Примесные полупроводники n-типа.............265

10.10. Примесные полупроводники р-типа.............268

10.11. р-n-переход........................269

Глава 10*. Электрические свойства твердых тел (продолжение).............271

10.12. Чистые полупроводники. Энергия Ферми..........271

10.13. Эффект Холла.......................276

Глава 11. Тепловые свойства твердых тел............281

11.1. Закон Дюлонга и Пти....................281

11.2. Теория Эйнштейна.....................284

Глава 11*. Тепловые свойства твердых тел (продолжение)  ..  ..286

11.3. Упругие волны.......................286

11.4. Одномерный кристалл...................288

11.5. Теория Дебая........................291

11.6. Теплоемкость электронного газа в металлах.........295

11.7. Тепловое расширение твердых тел..............297

Глава 12*. Диэлектрики.....................299

12.1. Изотропные и анизотропные диэлектрики..........299

12.2. Поляризуемость.......................303

12.3. Напряженность электрического поля внутри сферической полости в однородно поляризованном диэлектрике......305

12.4. Диэлектрическая проницаемость неполярных диэлектриков....................307

12.5. Диэлектрическая проницаемость полярных диэлектриков   ...309

12.6. Пьезоэлектрический эффект.................317

Глава 13*. Магнитные свойства вещества.............319

13.1. Намагниченность вещества.................319

13.2. Магнитные восприимчивость и проницаемость........321

13.3. Классификация магнетиков.................323

13.4. Действие неоднородного магнитного поля на кольцо с током...................324

13.5. Диамагнетизм........................327

13.6. Магнитомеханические явления...............332

13.7. Парамагнетизм ......................333

13.8. Постоянный магнит. Спонтанная намагниченность......337

13.9. Ферромагнетизм......................338

13.10. Домены..........................349

13.11. Статистическая физика ферромагнетиков..........350

Глава 14. Физика лазеров....................356

14.1. Стационарные состояния электронов и квантовые переходы....................356

14.2. Кинетика квантовых переходов...............359

14.3. Принцип детального равновесия. Формула Планка......361

14.4. Прохождение излучения через вещество.

Инверсная населенность уровней..............362

14.5. Квантовые генераторы....................367

Литература.............................369

 

(Б.В. Бондарев, Н.П. Калашников, Г.Г. Спирин “Курс общей физики : в 3 кн. Книга 3. Термодинамика. Статистическая физика” 2016)