新华集团 直发
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作者:
黄致新[等]主编
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出版社:
科学出版社
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ISBN:
9787030429971
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出版时间:
2014-09
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装帧:
平装
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开本:
16开
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ISBN:
9787030429971
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出版时间:
2014-09
售价
￥
16.50
5.7折
定价
￥28.80
品相
全新
上书时间2023-12-26
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商品描述：
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目录
前言
第三篇热学
第12章热力学概论3
12.1热力学第零定律3
12.2理想气体状态方程4
12.3热力学第一定律6
12.4热力学第一定律对理想气体的应用11
12.5卡诺循环14
12.6热力学第二定律17
*12.7熵与熵增加原理21
思考题27
习题28
第13章分子运动论31
13.1理想气体的压强与温度31
13.2能量按自由度均分定理35
*13.3范德瓦耳斯方程37
13.4麦克斯韦速率分布律40
*13.5玻尔兹曼分布42
13.6平均自由程及内迁移现象44
思考题50
习题50
第四篇光学基础
第14章几何光学基础55
14.1几何光学的基本定律55
14.2费马原理58
14.3发光点、光束、物和像59
14.4光在单球面上的折射和反射61
14.5薄透镜的成像公式74
14.6光度学的基本概念79
思考题84
习题86
第15章波动光学89
15.1偏振光和自然光89
15.2反射光和折射光的偏振93
15.3光的双折射现象94
15.4光波的叠加光程97
15.5双缝干涉100
15.6等厚干涉和等倾干涉104
15.7迈克耳孙干涉仪时间相干性110
15.8惠更斯-菲涅耳原理114
15.9单缝和圆孔的夫琅禾费衍射116
15.10光栅衍射X射线衍射122
思考题128
习题130
第五篇近代物理
第16章相对论基础137
16.1力学的相对性原理伽利略变换137
16.2狭义相对论的基本假设洛伦兹变换139
16.3狭义相对论的时空观143
16.4相对论动力学基础148
16.5广义相对论简介152
思考题155
习题155
第17章量子理论基础157
17.1黑体辐射普朗克的量子假设157
17.2光电效应爱因斯坦光量子假设161
17.3康普顿效应165
17.4氢原子光谱玻尔理论168
17.5德布罗意假设与电子衍射实验172
17.6不确定关系176
思考题178
习题179
习题答案181
附录1基本物理常量185
附录2国际单位制186
内容摘要
第三篇 热 学
热学主要是研究由大量分子组成的系统所遵循的物理规律?由于分子数目巨大，所以描述系统变化规律的方法也要发生变化?本篇主要从两个方面来讨论热力学系统:其一是以实验为基础，采用整体热力学参量(如温度?压强?体积)来描述系统状态变化规律，这种方法特点是不考虑微观分子的运动情况，重点研究系统热力学参量的变化规律;从本质上说就是研究系统的统计规律，这种方法也称为宏观热力学;其二是以分子运动论为基础，讨论系统温度?压强等的本质，从微观上理解大量分子组成系统的统计规律，也称为微观方法?这两种研究方法有机地结合才能使我们对热现象有较完整的认识?
第12 章 热力学概论
热力学是研究大量分子所组成的热力学系统所发生的热现象和热运动规律的一门学科，它是以实验观察为基础建立起来的?其特点是在实验观察的基础上用科学推理的方法从宏观角度探索热力学系统各种物理参量的性质和它们之间的关系，以及热运动满足的基本规律?因此，热力学实际上是实验科学的直接结果，具有普适性?但是，由于不涉及系统的微观结构，所以热力学在认识热现象的本质上欠缺深度?统计物理学从系统的微观结构出发，研究大量分子构成的系统所服从的统计规律，补充了热力学方法的不足，使我们对热现象的本质有进一步的了解?
12.1 热力学第零定律
12.1.1 平衡态及状态参量
一个热力学系统在不受外界影响的条件下，如果它的宏观性质不随时间变化，就称这个系统处于热平衡状态?实验表明，任何系统不受外界影响时，经过一段时间后它的状态必定会达到平衡态，而且系统一旦达到平衡态以后，它的宏观状态将永远地保持这个状态，只有受到外界影响时，热力学平衡才会破坏?例如，把一封闭容器分成A 和B两部分，A 部分贮有气体，B 部分为真空?当把中间隔板抽去后，A 部分的气体会向B 部分运动，如图12-1 所示?开始时，气体内各处的状态是不均匀的，经过一段时间后，容器内各处的气体就会达到均匀一致的状态?如果没有外界的影响，容器内的气体将始终保持这一状态，不再发生宏观变化，这个状态就是平衡态?
应当注意，热力学平衡态是热运动的一种特殊形式，处于平衡态的系统，它们内部的分子或原子仍在不停地运动，但是运动的平均效果不变，这种平均效果不变在宏观上表现为系统达到平衡态?因此，热力学平衡是一种动平衡，称之为热动平衡?
当一个系统达到平衡态时怎样去描述它呢?设想有一定质量的某种气体封闭在一定体积的容器内，并对它加热?可以发现，气体对容器的压力增加了?若将此气体固定在一定的压力下加热，则它的体积会膨胀?由此看出，气体的压强和体积可以独立地变化，但当气体的体积和压强都确定时，气体的状态也确定了?由此可见，一定质量的气体需要用体积和压强两个参量描述它的状态?
如果研究的系统是混合气体，仅用体积和压强两个参量描述气体的状态还不够，还需要用到化学成分的参量，即用每种成分的摩尔数或质量来表示?总体来说，一般情况下，需要用几何参量?力学参量?化学参量来描述气体的宏观状态?实际问题中，需要根据不同的系统适当地选择参量来描述系统的平衡态?
12.1.2 热力学第零定律
假定有两个物体，它们各自达到了平衡态，现在让它们互相接触，使它们之间能够发生热交换?一般来说，由于两物体之间有热交换存在，这两个物体的平衡态都会被破坏，它们的状态都会发生改变?实验表明，经过足够长的时间后，两个物体之间不再有热交换，状态也不随时间变化，两个物体最后达到共同的平衡态?这时，若将它们分开，这两个物体也会各自保持这个状态不变?现在进一步取三个热力学系统A，B 和C 做实验?将A 放在B 和C 的中间进行热交换，经过一段时间后，A 与B，A 与C 都将达到热平衡?此时若把B 和C 进行热接触，就会发现B 与C 的状态都不会发生变化，证明B 和C 也是处于同一个平衡态?由此得出结论，如果两个系统都与第三个热力学系统处于热平衡，则这两个系统彼此也必定处于热平衡，这个结果通常叫做热力学第零定律?
由热力学第零定律知道，处在相互热平衡的系统必定拥有某一个共同的特征量，物理学把描述相互热平衡系统的共同特征量叫做温度?热力学第零定律不仅给出了温度的概念，并且给出了测量温度的方法?因为处于相互热平衡的一切系统都有相同的温度，所以，测量物体的温度时，只需要取某一物体的平衡态作为温度的标准，让它和待测物体相互接触，达到热平衡以后就可以知道待测物体的温度了，这个作为标准的物体就称为温度计?
12.2 理想气体状态方程
12.2.1 理想气体状态方程
对于一定质量的气体，在温度固定不变的条件下，实验表明，气体的体积V 与压强，p 的乘积是一个常数，常数C 对不同的温度有不同的值，这个关系称为玻意耳定律?实验还表明，如果保持气体的体积不变，那么一定质量气体的压强与温度有下列关系这里p1 与p2 分别为体积不变条件下，两个不同温度T1 与T2 所对应的压强，这个结果也称为查理定律?大量的实验证明，不管什么样的气体，只要它的压强不太高?温度不太低，都以相当高的精度遵守玻意耳定律和查理定律?所以这两个定律反映了一切气体的共同性质，而不是某一种气体的特殊性质?气体的压强越低，玻意耳定律与查理定律的精度就越高，把完全遵守玻意耳定律和查理定律的气体称为理想气体?理想气体也是一种理想的模型，从上面的讨论知道实际气体只有在温度不太低?压强不太高的情况下才能看成理想的气体?
综合前面的讨论，一方面热力学系统的平衡态可以用系统的压强与体积来描述;另一方面，对于每一个平衡态系统都具有确定的温度?由此推断温度与压强以及体积之间必然存在一定的联系?对于一定质量的气体，如果用压强p 和体积V 描述平衡态，那么温度T 就应当是压强p 和体积V 的函数，即这样的关系式称为气体的状态方程?
设有一定质量的理想气体，由一个平衡态(T1，p1，V1)变化到另一个平衡态(T2，p2，V2)，这个变化可以分两步来完成?第一步保持气体的体积V 不变，而使气体的温度与压强分别变成T2 和2p ，按照查理定律第二步保持气体的温度T2 不变，而系统的压强和体积从( 2 1 p? ，V )变到( 2 2 p ，V )?按照玻意耳定律
将式(12-4)代入式(12-5)，得
式(12-6)称为理想气体的状态方程，其中，C 是一个常数?
如果是1mol 气体，则C 可用R 表示，称为理想气体普适常数，即
在标准状态下，1 V ? 22.41?10 m / mol，由此算出
如果气体的质量为M，摩尔质量为?，则C M R ，因此式(12-6)还可以表示成
例12-1 一容器内储有氧气0.100kg，压强为106Pa，温度为47℃，因容器漏气，过一段时间后压强减为原来的5/8，温度降到27℃?求漏了多少氧气，已知氧气的相对分子质量为32?
解 (1)利用状态方程，由初状态求出容器的体积(2)由后一状态求容器内剩下的氧气质量所以氧气漏出的质量
12.2.2 混合理想气体的状态方程
上面讨论的是化学成分单一的理想气体，但在许多实际问题中会遇到有几种化学成分组成的混合气体?道尔顿(Dalton)最先成功地总结出混合气体压强的特点，指出混合气体的总压强，等于混合气体内每一组分气体产生的分压之合，即
式中，pi 就是混合气体内某一化学组分气体所产生的压强，式(12-10)称为道尔顿分压定律?大量实验表明，只有在混合气体的压强较低时，道尔顿定律才能准确地成立?换句话说，道尔顿定律仅适用于理想气体?
对于混合气体内第i 组分的气体，状态方程成立将所有组分的气体状态方程相加得利用道尔顿分压定律(式(12-10))，等式左边的求和就是混合气体的总压强p，右边的求和为混合气体的道尔顿数，记为
将式(12-12)代入式(12-11)，得
这就是混合气体的状态方程，从形式上看它与单一化学成分理想气体状态方程没有什么区别，但物理含义完全不同?
12.3 热力学第一定律
12.3.1 准静态过程
当系统由某个平衡态开始变化，原来的平衡被破坏，需要经过一段时间后才能达到新的平衡态，这段时间称为弛豫时间?如果变化过程进行得太快，系统在还没有达到平衡前又继续下一个变化，这样的系统必然经历了一系列非平衡态，相应地把这样的过程称为非静态过程?假如系统从一个平衡态变化到另一个新的平衡态过程中，每一时刻系
精彩内容
根据教育部《高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划》的精神，结合编者的教学经验，同时吸取国内外同类教材改革的很好成果编写而成。《大学物理》分上、下两册，下册内容包括电磁学、光学和量子物理基础。叫磁学包括真空中静电场，静电场中导体和电介质，稳恒电流与稳恒电场，稳恒磁场，磁介质，电磁感应，电磁场和电磁波；波动光学包括：光的干涉，光的衍射，光的偏振，现代光学简介；量子物理基础包括：量子物基础，原子核物理和粒子物理简介，新技术的物理基础。
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