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統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)(第四版)

包郵 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)(第四版)

出版社：科學(xué)出版社出版時間：2023-02-01
開本： B5 頁數(shù)： 304
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統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)(第四版) 版權(quán)信息

  • ISBN：9787030746146
  • 條形碼：9787030746146 ; 978-7-03-074614-6
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊數(shù)：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)(第四版) 本書特色

為了避免“熱物理”各層次教學(xué)內(nèi)容出現(xiàn)較多重復(fù)和不必要的交叉，作者創(chuàng)造性地建立以統(tǒng)計(jì)物理為主、融宏觀與微觀理論于一體的教學(xué)體系。

統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)(第四版) 內(nèi)容簡介

本書是“十二五”普通高等教育本科重量規(guī)劃教材，是作者在多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫而成.目前，從中學(xué)到大學(xué)，物理教學(xué)改革不斷深化，為了避免“熱物理”各層次教學(xué)內(nèi)容出現(xiàn)較多重復(fù)和不必要的交叉，作者創(chuàng)造性地建立以統(tǒng)計(jì)物理為主線、融宏觀與微觀理論于一體的教學(xué)體系.全書內(nèi)容包括預(yù)備知識、孤立系、封閉系、均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)、氣體的性質(zhì)、開放系、量子統(tǒng)計(jì)法、漲落理論、非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理簡介以及相變與臨界現(xiàn)象.另外，本書配套有對應(yīng)的數(shù)字課程資源、習(xí)題解答和電子教案等.

統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)(第四版) 目錄

目錄
前言
第三版前言
第二版前言
**版前言
緒論1
第1章預(yù)備知識4
1.1熱學(xué)有關(guān)結(jié)論回顧4
1.2單粒子的微觀狀態(tài)8
1.3多粒子系的微觀狀態(tài)14
1.4幾個有關(guān)的數(shù)學(xué)問題.18
討論題26
習(xí)題27
第2章孤立系29
2.1統(tǒng)計(jì)物理的基本原理29
2.2等概率原理——正則分布33
2.3熱平衡定律溫度35
2.4熱力學(xué)**定律——能量守恒律37
2.5熱力學(xué)第二定律——熵增加原理39
2.6單原子分子理想氣體44
討論題49
習(xí)題50
第3章封閉系51
3.1正則分布51
3.2正則分布的熱力學(xué)公式54
3.3近獨(dú)立子系的麥克斯韋-玻爾茲曼分布58
3.4麥克斯韋-玻爾茲曼分布的熱力學(xué)公式65
3.5能均分定理69
3.6肖特基缺陷71
3.7二能態(tài)與負(fù)溫度72
討論題74
習(xí)題75
第4章均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)78
4.1麥克斯韋關(guān)系及其應(yīng)用78
4.2基本熱力學(xué)函數(shù)82
4.3特性函數(shù)87
4.4磁介質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)92
4.5焦耳效應(yīng)和焦耳-湯姆孫效應(yīng)95
討論題100
習(xí)題101
第5章氣體的性質(zhì)103
5.1理想氣體的熱力學(xué)函數(shù)103
5.2單原子分子理想氣體105
5.3雙原子分子理想氣體熱容量109
5.4非理想氣體的物態(tài)方程115
討論題120
習(xí)題121
第6章開放系122
6.1巨正則分布.122
6.2開放系的熱力學(xué)公式127
6.3熱動平衡條件.131
6.4有曲面邊界的平衡條件138
6.5化學(xué)平衡143
6.6混合氣體的平衡性質(zhì)148
6.7化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)151
6.8熱力學(xué)第三定律154
討論題160
習(xí)題161
第7章量子統(tǒng)計(jì)法163
7.1量子統(tǒng)計(jì)分布163
7.2固體的熱容量173
7.3光子氣體179
7.4金屬自由電子氣183
7.5半導(dǎo)體載流子統(tǒng)計(jì)187
7.6玻色-愛因斯坦凝聚193
7.7順磁性的統(tǒng)計(jì)理論198
討論題200
習(xí)題201
第8章漲落理論203
8.1漲落的準(zhǔn)熱力學(xué)理論203
8.2光的散射208
8.3漲落的空間關(guān)聯(lián)210
8.4布朗運(yùn)動215
8.5電路的噪聲220
討論題224
習(xí)題225
第9章非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理簡介226
9.1玻爾茲曼積分微分方程226
9.2丑定理及趨向平衡231
9.3玻爾茲曼方程234
9.4氣體的黏滯現(xiàn)象235
9.5金屬的電導(dǎo)率238
9.6局域熵產(chǎn)生率240
9.7昂薩格關(guān)系243
討論題244
習(xí)題244
第10章相變與臨界現(xiàn)象246
10.1固溶體相圖246
10.2氣-液相變249
10.3臨界性質(zhì)與臨界指數(shù)253
10.4伊辛模型與有序-無序相變260
10.5朗道平均場理論265
10.6標(biāo)度變換與普適性269
討論題273
習(xí)題274
常用物理常量表275
名詞索引276
人名索引287
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統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)(第四版) 節(jié)選

“雖然從歷史上看，統(tǒng)計(jì)力學(xué)可以溯源于熱力學(xué)的研究，但因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)力學(xué)原理既優(yōu)美而又簡潔，同時還產(chǎn)生出一些新的結(jié)論并用一種在許多方面完全不同于熱力學(xué)的新觀點(diǎn)來評價原有的結(jié)論，所以作為一門獨(dú)立的學(xué)科進(jìn)行研究是很有價值的。” ——J。W。吉布斯，1902年 “統(tǒng)計(jì)力學(xué)是理論物理*完美的科目之一，因?yàn)樗幕炯僭O(shè)是簡單的，但它的應(yīng)用卻十分廣泛 ——李政道，1979年 緒論 熱現(xiàn)象是實(shí)際生活中*常見的宏觀現(xiàn)象，它與宏觀系統(tǒng)中大量粒子（包括原子、分子、分子團(tuán)及其他粒子或更復(fù)雜的小體系）的無規(guī)運(yùn)動即熱運(yùn)動相聯(lián)系。通常將這樣的系統(tǒng)稱為熱力學(xué)系統(tǒng)。我們知道，宏觀物體包含的粒子數(shù)目很大。例如，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1cm3的金屬中原子數(shù)目的數(shù)量級為1023～1024;密度較小的氣體所含有的氣體分子數(shù)也有1019的量級。在這些系統(tǒng)中，粒子的運(yùn)動是極其復(fù)雜的，它們決定著系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)，即所謂熱力學(xué)性質(zhì)。研究熱運(yùn)動的規(guī)律及其對宏觀性質(zhì)影響的理論統(tǒng)稱為熱物理學(xué)。熱物理學(xué)包括“宏觀”和“微觀”兩種理論：宏觀理論稱為熱力學(xué)，微觀理論稱為統(tǒng)計(jì)物理學(xué)。 *初，人們根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)觀測來認(rèn)識熱運(yùn)動，掌握了宏觀過程所遵從的規(guī)律，建立了描述這種現(xiàn)象的宏觀理論——熱力學(xué)。這是一種唯象理論，它的核心是由經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的四個熱力學(xué)定律。這些定律被大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)所證實(shí)，反映了自然界發(fā)生的熱現(xiàn)象遵從的基本法則。運(yùn)用這四個基本定律，可以導(dǎo)出熱力學(xué)系統(tǒng)在宏觀過程中各種性質(zhì)演變的規(guī)律。因此，熱力學(xué)理論是一種十分普遍的理論。然而，由于它的唯象性，熱力學(xué)理論本身還無法預(yù)言具體物質(zhì)的特性。要描述物質(zhì)的具體性質(zhì)，還必須依賴實(shí)驗(yàn)獲取的信息。例如，對物態(tài)方程、比熱容和對各種外界作用響應(yīng)等的數(shù)據(jù)測量。此外，作為一種宏觀理論，熱力學(xué)只能對熱運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)加以討論，不能闡明熱現(xiàn)象的微觀運(yùn)動本質(zhì)，特別是對大量微觀粒子無規(guī)運(yùn)動導(dǎo)致的漲落現(xiàn)象不能給出解釋。 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是熱物理的微觀理論。事實(shí)上，宏觀系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)是由組成它的大量微觀粒子的熱運(yùn)動所決定的。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)正是從分析這類系統(tǒng)中大量微觀粒子的力學(xué)運(yùn)動入手，通過對微觀量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，實(shí)現(xiàn)對宏觀現(xiàn)象的描述。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)從基本假設(shè)出發(fā)，導(dǎo)出了宏觀上相互獨(dú)立的四個熱力學(xué)基本定律；同時還能通過對特殊物質(zhì)建立微觀模型，實(shí)施統(tǒng)計(jì)平均，預(yù)言其具體的熱學(xué)性質(zhì)和宏觀演化規(guī)律。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基本假設(shè)和理論預(yù)言從微觀運(yùn)動規(guī)律出發(fā)，不直接依賴宏觀的實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果。因此，相對于“唯象理論”熱力學(xué)而言，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的理論是“唯理”的，反映了熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。誠然，微觀物理模型的建立應(yīng)該以對相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的認(rèn)真分析為基礎(chǔ)，所獲得的結(jié)論也需要實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步證實(shí)。從這種意義上講，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)也是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論。正是由于從微觀運(yùn)動規(guī)律出發(fā)，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)在通過對微觀量統(tǒng)計(jì)平均獲得系統(tǒng)宏觀性質(zhì)的同時，也對漲落現(xiàn)象給出了正確的理論解釋。 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的理論主要分為兩個方面：平衡態(tài)理論和非平衡態(tài)理論。 平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理研究處于平衡態(tài)和趨向平衡態(tài)的系統(tǒng)的性質(zhì)。這方面的理論運(yùn)用微觀粒子運(yùn)動普遍遵循的力學(xué)規(guī)律，獲得了熱力學(xué)的基本定律，與傳統(tǒng)的熱力學(xué)有同樣普遍的應(yīng)用范圍，因此又稱為統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。從克勞修斯（Clausius）、麥克斯韋（Maxwell）和玻爾茲曼（Boltzmann）等19世紀(jì)奠基分子運(yùn)動論到1902年吉布斯（Gibbs）創(chuàng)立系綜理論，平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理的理論體系（經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論）就基本形成。20世紀(jì)初量子論創(chuàng)立后，以玻色（Bose）、愛因斯坦（Einstein）、費(fèi)米（Fermi）、狄拉克（Dirac）等為代表的科學(xué)家發(fā)展了量子統(tǒng)計(jì)物理學(xué)。經(jīng)過大約一個半世紀(jì)的發(fā)展，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)關(guān)于平衡態(tài)的理論已十分成熟。 非平衡態(tài)理論包括非平衡態(tài)的統(tǒng)計(jì)物理和熱力學(xué)，主要研究宏觀系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的特殊性質(zhì)。這方面的理論在20世紀(jì)下半葉獲得迅速發(fā)展，解決了大量統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)所不能解決的問題，得到廣泛的應(yīng)用。非平衡態(tài)理論是在平衡態(tài)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前已生長為一門獨(dú)立的課程，并日趨成熟。學(xué)習(xí)非平衡態(tài)理論，需要先掌握平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)理論及其對熱力學(xué)問題的應(yīng)用。 根據(jù)循序漸進(jìn)的規(guī)律，在系統(tǒng)學(xué)習(xí)熱物理理論之前，應(yīng)該對經(jīng)典的熱學(xué)和分子物理學(xué)知識有基本的了解。例如，關(guān)于平衡態(tài)和溫度的概念，關(guān)于物態(tài)方程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和典型的表達(dá)形式，由大量實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果歸納總結(jié)出的熱力學(xué)**、第二定律（熱力學(xué)第三定律則需要用量子理論來解釋），氣體壓強(qiáng)的分子運(yùn)動論解釋和分子速度分布率等有關(guān)的知識，都包含在前期普通物理熱學(xué)課程之中。通過這一階段的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者對總結(jié)歸納熱力學(xué)基本定律所依據(jù)的主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和由此得出的結(jié)論，均有比較詳細(xì)的了解。從認(rèn)識論的角度講，由實(shí)驗(yàn)到唯象理論的認(rèn)識過程（歸納過程）已經(jīng)在熱學(xué)課程中完成。作為知識的深化，理論物理的熱物理學(xué)，則更注重揭示運(yùn)動的本質(zhì)，建立嚴(yán)格系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)物理理論體系，同時也更注重演繹推理方法的掌握。鑒于這種考慮，我們將以統(tǒng)計(jì)物理為主線來研究熱現(xiàn)象的宏觀規(guī)律，力求實(shí)現(xiàn)宏觀理論與微觀理論的融合。本書主要介紹與平衡態(tài)相關(guān)的理論，因此屬于統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)范疇。 由吉布斯創(chuàng)立、后人不斷完善的系綜理論，是統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)理論的核心。它引入統(tǒng)計(jì)系綜的概念，由一個基本假設(shè)出發(fā)，系統(tǒng)地構(gòu)建了從物質(zhì)微觀成分的性質(zhì)導(dǎo)出宏觀性質(zhì)的系綜理論。運(yùn)用系綜理論，可以嚴(yán)格地導(dǎo)出熱力學(xué)基本定律和各種熱力學(xué)關(guān)系，方便地計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)，具體地討論不同物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)。掌握這套理論，無論是對理論物理之思維和方法的訓(xùn)練，還是對應(yīng)用理論解決涉及熱現(xiàn)象的實(shí)際問題都是十分必要的。 系綜理論*初是在經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的，隨著對微觀力學(xué)運(yùn)動認(rèn)識的深化，發(fā)展了量子統(tǒng)計(jì)理論。事實(shí)上，就統(tǒng)計(jì)規(guī)律性本身而言，量子統(tǒng)計(jì)與經(jīng)典統(tǒng)計(jì)沒有本質(zhì)區(qū)別，其不同只在于對力學(xué)規(guī)律的描述。經(jīng)典統(tǒng)計(jì)是量子統(tǒng)計(jì)在一定近似條件下的極限形式。今天我們學(xué)習(xí)這套理論，沒有必要重復(fù)歷史的認(rèn)識過程，完全可以直接從量子統(tǒng)計(jì)開始。也許讀者在學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)之前，還沒有系統(tǒng)地掌握量子力學(xué)，但這并不影響我們掌握量子統(tǒng)計(jì)的理論。歷史上，量子統(tǒng)計(jì)理論就是在量子力學(xué)還沒有完全建立的時候建立的。只要對量子態(tài)和粒子的全同性有基本了解，就有可能對量子統(tǒng)計(jì)的理論有比較深入的理解。其實(shí)，用量子語言來敘述統(tǒng)計(jì)物理比經(jīng)典語言更加簡單明了，且容易理解。因此，我們對系綜理論的討論，從一開始就建立在量子論的基礎(chǔ)上，而經(jīng)典統(tǒng)計(jì)則僅僅作為它的極限結(jié)果給出。不過，經(jīng)典統(tǒng)計(jì)的描述方法和數(shù)學(xué)語言，在其適用范圍內(nèi)有著明顯的優(yōu)越性，有些還可以借用到量子統(tǒng)計(jì)當(dāng)中，為計(jì)算帶來很大方便，所以應(yīng)該很好地掌握并靈活運(yùn)用。 雖然統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是較熱力學(xué)更進(jìn)一步的理論，但它并不能替代熱力學(xué)。熱力學(xué)的方法從幾個基本定律出發(fā)（這些定律*初是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的，本書將用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論導(dǎo)出它們），巧妙地運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，通過演繹推理，可以導(dǎo)出描述各宏觀物理量之間關(guān)系的十分普遍的結(jié)果，為實(shí)驗(yàn)觀測、實(shí)際應(yīng)用與理論預(yù)言之間架設(shè)了可靠的橋梁。統(tǒng)計(jì)物理用微觀理論預(yù)言的宏觀運(yùn)動規(guī)律，必須與熱力學(xué)定律一致；由統(tǒng)計(jì)物理方法研究具體體系的宏觀性質(zhì)，也必然反復(fù)運(yùn)用熱力學(xué)的基本概念、重要結(jié)論和演繹方法。以統(tǒng)計(jì)物理為主線來闡述熱物理學(xué)，并不意味著可以忽視對熱力學(xué)方法的討論。本書也將在統(tǒng)計(jì)物理導(dǎo)出的熱力學(xué)基本定律之基礎(chǔ)上，用一定的篇幅介紹并實(shí)踐這些方法。 普通物理的熱學(xué)課程，介紹了觀測物體宏觀熱現(xiàn)象的基本方法和主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確立了對宏觀系統(tǒng)的狀態(tài)及其經(jīng)歷的過程進(jìn)行唯象描述的基本概念和方法，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果總結(jié)出熱力學(xué)的基本定律。這些定律主要包括熱平衡定律（或稱熱力學(xué)第零定律）、熱力學(xué)**定律和熱力學(xué)第二定律（大多熱學(xué)教材尚未涉及熱力學(xué)第三定律）。以這些基本定律為支撐點(diǎn)，構(gòu)建了熱物理宏觀理論——熱力學(xué)的基本框架。要準(zhǔn)確認(rèn)識熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)，系統(tǒng)掌握統(tǒng)計(jì)物理的理論和方法，深入理解從微觀到宏觀的“統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)”理論體系，這些知識都是必要的基礎(chǔ)。另外，在系統(tǒng)學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)物理的同時，我們還將進(jìn)一步深化對熱力學(xué)理論的理解和應(yīng)用。這要求我們懂得熱現(xiàn)象的宏觀描述方法，熟悉熱力學(xué)的基本定律。為此，在討論熱現(xiàn)象的微觀理論之前，回顧熱學(xué)中給出的有關(guān)重要結(jié)論是十分必要的。 如前所述，研究熱現(xiàn)象的正確微觀理論，應(yīng)該建立在力學(xué)運(yùn)動的量子理論——量子力學(xué)的基礎(chǔ)上。因此，理解量子力學(xué)的基本概念，至少了解其描述微觀粒子和體系力學(xué)運(yùn)動狀態(tài)的基本知識，對學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)也是十分必要的。考慮到多數(shù)讀者可能還沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過量子力學(xué)，作為預(yù)備知識，本章還將簡要介紹這方面*基本的概念和方法。 此外，為便于以下的學(xué)習(xí)和討論，本章還將給出書中經(jīng)常用到的一些數(shù)學(xué)概念和基本公式。 1.1熱學(xué)有關(guān)結(jié)論回顧 物理學(xué)家在人類實(shí)踐活動和實(shí)驗(yàn)觀測獲得的感性知識基礎(chǔ)上，提出了描述宏觀過程的基本概念和方法，建立了相應(yīng)的唯象理論——熱力學(xué)。通過普通物理學(xué)的學(xué)習(xí)，我們對這種唯象理論和方法已經(jīng)有了基本的了解。這里簡要回顧相關(guān)的基本概念和重要結(jié)論久 1.熱平衡定律——溫度 熱力學(xué)首先研究物體的一種*基本的狀態(tài)——平衡態(tài)。所謂平衡態(tài)，是指這樣一種狀態(tài)，即在沒有外界影響的情況下，物體（或稱系統(tǒng)）各部分性質(zhì)長時間不變。 這里所講的外界影響，包括做功、傳熱和物質(zhì)交換。如果沒有外界的影響，則經(jīng)過足夠長時間后，系統(tǒng)的性質(zhì)將不隨時間改變，或者說系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)。通常將斷絕外界影響到系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)所需要的時間稱為弛豫時間。所謂不隨時間改變，是一個相對的概念，即在相對長的觀測時間內(nèi)系統(tǒng)的性質(zhì)不發(fā)生變化。 沒有外界影響的系統(tǒng)稱為孤立系。若彼此熱接觸（可以“傳熱”方式交換能量）的兩系統(tǒng)組成孤立系，則經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)將達(dá)到平衡態(tài)。我們稱這兩個系統(tǒng)已達(dá)到熱平衡。經(jīng)驗(yàn)證明，如果在沒有外界影響的條件下，兩系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)發(fā)生熱接觸，而它們的性質(zhì)不發(fā)生變化，則這兩個系統(tǒng)必處于熱平衡。這就是熱平衡定律，又稱為熱力學(xué)第零定律。 熱力學(xué)第零定律為準(zhǔn)確地定義和測量溫度提供了理論依據(jù)。根據(jù)該定律，我們可將溫度的定義表述為：相互熱平衡的系統(tǒng)具有相同的溫度。對上面提到的“第三個系統(tǒng)”經(jīng)過適當(dāng)標(biāo)定，就可用作“測溫元件”來測量溫度。 在沒有引入溫度之前，我們有4種描述系統(tǒng)狀態(tài)的變量。它們是幾何變量（如體積、面積等）、力學(xué)變量（如壓強(qiáng)、表面張力等）、化學(xué)變量（如化學(xué)成分等）和電磁變量（如電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度等）。溫度是熱學(xué)中特有的新一類物理量，稱為熱學(xué)變量。上述5種變量均為宏觀參量。由它們描述的物體稱為熱力學(xué)體系，簡稱為物體系。物體系的宏觀性質(zhì)可以唯一、完全地被這些參量確定。因此，可以將它們稱為狀態(tài)參量。 依據(jù)熱力學(xué)第零定律引入的熱學(xué)變量——溫度，可以表示為前述4種非熱學(xué)變量的函數(shù)，從而建立描述物體系在平衡態(tài)的狀態(tài)方程，稱為物態(tài)方程。考慮一種*簡單的情形:無外場作用和化學(xué)變化的封閉系統(tǒng)（封閉系統(tǒng)指外界僅對其做功和傳熱而與其無物質(zhì)交換），該系統(tǒng)各部分的性質(zhì)完全相同（均勻系），且僅通過體積變化對外界做功，這樣的系統(tǒng)稱為簡單均勻系。其平衡態(tài)可以用壓強(qiáng)和體積兩個變量描述，物態(tài)方程便可寫為 （1.1.1） 這里的溫度r通常指絕對溫標(biāo)的溫度值。 物態(tài)方程表達(dá)熱力學(xué)物理量（P，V，T）關(guān)系，是*簡單的熱力學(xué)函數(shù)。 2.熱力學(xué)**定律——內(nèi)能 熱力學(xué)**定律是描述宏觀過程的能量守恒與轉(zhuǎn)化的定律。在引入熱能的概念以前，我們已經(jīng)知道機(jī)械能、電磁能的轉(zhuǎn)化與守恒定律。在此基礎(chǔ)上，考慮熱運(yùn)動能量的傳遞（熱交換），便獲得完整的能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。將機(jī)械能和電磁能的傳遞通稱為做功，定義物體系的總能量為內(nèi)能，完整的能量守恒定律可以表述為：物體系經(jīng)歷任意變化過程，內(nèi)能的增加為外界對物體系做功和從外界吸收的熱量之和。這就是熱力學(xué)**定律，其數(shù)學(xué)表述形式為 （1.1.2） 式（1.1.

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