热力学与统计物理学(第2版21世纪物理规划教材)/基础课系列

作者简介

　　林宗涵，北京大学物理学院教授、博士生导师．曾兼任“叶企孙物理学奖”评委(２０００—２０１１)、中科院理论物理研究所学术委员会副主任(１９９５—２００２)、Chinese Physics letters 副主编(１９８７—２０１５)等．长期从事凝聚态理论的研究,发表和合作发表论文百余篇;长期从事“热力学与统计物理学”以及“量子统计物理学”教学,合作编著《量子统计物理学》《介观物理》等。

内容简介

　　《热力学与统计物理学（第二版）》一部分介绍热力学，它是热现象的宏观理论，其基础是由大量经验所总结的热力学定律。根据热平衡定律、热力学第一和第二定律分别引入三个基本热力学函数:温度、内能和熵，并进一步引入焓、自由能、吉布斯函数等。由此出发，即可解决热力学的各种问题（能量转化中的数量关系；判断过程进行的方向；均匀系、复相系和化学反应的平衡性质，等等）。热力学理论具有高度的普遍性，适用于一切宏观物体系统，无需知道物体的微观细节就可以进行理论分析。朗道相变理论就是很好的例子。热力学理论还可以提供普遍性的论证，例如证明黑体辐射谱密度是温度的普适函数。为了便于读者理解诸多热力学函数的性质，本书抓住热力学是解决什么问题以及如何解决问题的线索进行阐述。还特别强调了可逆过程作为研究平衡性质的手段；假想实验在热力学论证中的作用等。最后，对非平衡态热力学的线性理论做了简单介绍。统计物理学构成本书的第二部分。在陈述了统计物理学的基本概念和平衡态统计理论的基本假设后，第七章中用较大的篇幅介绍了近独立子系组成的系统的统计理论，应用最可几分布方法，分别导出定域子系和非定域子系（包括费米子和玻色子）的最可几分布，并将理论应用到多个不同的物理系统。分析了对总粒子数N~〖10〗^20 的宏观系统“最可几分布”和“平均分布”相等的原因；讨论了非简并条件与经典极限条件；论证了全同费米子和全同玻色子系统的统计关联及产生的条件等。理论还应用于处理相互作用多粒子系统的低激发态（可近似看成元激发或准粒子的理想气体）。第八章介绍平衡态的普遍统计理论——统计系综理论。包括微正则系综，正则系综和巨正则系综。以非理想气体为例，说明系综理论如何处理有相互作用的系统的问题。讨论了三种系综在热力学极限下的等效性。第九章讨论统计物理学的一个重要的传统课题——相变和临界现象。多年来，其研究已经取得了巨大的进展，包括概念、理论和方法。这里只简单介绍了相关理论，并对重正化群理论的大意作了简略的说明。最后两章分别介绍非平衡态统计理论和涨落理论。本书第二版保留了一版的基本结构和基本内容，对“理想玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚”做了较大的改写，增加了全新的一节“超冷稀薄原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚”。