“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材热力学·统计物理（第五版）汪志诚精高等教育出版社
本书第二版荣获国家教委优秀教材一等奖物理学基础理论课程经典教材O978-704036613-6普通物理学教程力学（第三版）Q978-704028354-9力学（第四版）（上册）普通物理学教程热学（第二版）Q978-704030090-1热学（第二版）Q：978-704023914-0普通物理学教程电磁学（第三版）梁灿彬978-704036377-7赵凯华电磁学（第三版）978-704029533-7姚启钧光学教程（第四版）978-704023915-7母国光光学（第二版）O978-704026648-1杨福家O.978-704022994-3原子物理学（第四版）原子物理学褚圣麟978-704001312-2周衍柏理论力学教程（第三版）Q：978-704026491-3梁昆淼力学（第四版）（下册）理论力学O978-704027283-3热力学统计物理（第五版汪志诚978-704035172-9苏汝O978-704012968-7统计物理学（第二版）郭硕鸿Q978-704023924-9电动力学（第三版）周世勋量子力学教程（第二版）Q978-704026278-0苏汝量子力学（第二版）Q978-704011575-8梁昆淼数学物理方法（第四版）O978-704028352-5胡嗣柱数学物理方法（第二版）O978-704010472-1固体物理学黄昆O978-704001025-1陆栋固体物理学Q.978-704030724-5IS8N978-7-04-035172-9定价38.50元
十兰五”普通高等教育本科国家级规划教材热力学·统计物理（第五版）汪志诚学高教育出服社·北京
内容简介本书是“十二五”普通高等教自本科国家级规划教材，是作者在第四版的基础上全面修订而成的。本次修订保持了原书叙述简明、便于教学的特点，在此基础上增删和改写了部分章节，对某些问题的讲述作了修改和补充，使本书的内容更加充实、新赖，科学性，先进性和教学适用性有了进一步的增强。全书共11章，内容包括：热力学的基本规律，均匀物质的热力学性质，单元系的相变，多元系的复相平衡和化学平衡，不可逆过程热力学简介，近独立粒子的最概然分布，玻耳结曼统计，玻色统计和费米统计，系综理论，涨落理论，非平衡态统计理论本书可作为高等学校物理类各专业的教材，也可供其他有关人员参考。图书在版编目（CIP）数据热力学·统计物理/汪志诚编、一5版，一北京：高等教育出版社，2013.1ISBN978-7-04-035172-9I.①热Ⅱ，①汪．Ⅲ.①热力学-高等学校-教.材②统计物理学-高等学校-教材IV、①0414中国版本图书馆CIP数据核字（2012）第231961号策划编辑马天魁责任编辑马天魁封面设计张楠版式设计余杨尹莉责任校对刘春萍责任印制朱学忠贵任绘图出版发行网高等教育出版社址http://www.hep.edu.cn社址北京市西城区德外大街4号http://www.hep.com.cn邮政编码100120网上订购http://www.landraco.com印刷涿州市星河印刷有限公司http://www.landraco.com.cn开本787mm×960mm1/16印张版24.75次1980年9月第1版字数460千字2013年1月第5版印购书热线010-58581118次2013年1月第1次印刷咨询电话定价38.50元400-810-0598本书如有缺页倒页、脱页等质量间题，请到所购图书销售部门联系调换版权所有侵权必究物料号35172-00
第五版编写说明本书第五版由汪志诚先生在第四版的基础上精雕细刻而成。增删和改写了少量章节，对一些内容的讲述作了修改和补充，在多处作了文字上的润色与修改，并增加了二些习题。重新改写的章节主要有：S1.14摘和热力学基本方程，S2.3气体的节流过程和绝热膨胀过程，S31热动平衡判据，89.2微正则系综，89.3微正则系综理论的热力学公式附录，810.1涨落的准执力学理论，S11.4玻耳兹更积分微分方程经此次增改，本书内容更加全面，论证更加透彻清晰，特别注意了向读者指出某些没有定论的理论问题。例如，在多9.2微正则系综中，对微正则系综作了更清晰的表述：指出对力学规律与统计规律的关系有不同的观点，并对此作出了精彩而独到的评述。相信对读者，基至统计物理领域里工作的专家，都很有帮助，又如，在811.4玻耳兹曼积分微分方程中，对刘维尔方程与玻耳兹曼方程的关系，以及人们在此方面的进展与存在的团难进行了简洁而透彻的表述没有来得及撰写编写说明，注志诚先生就于2010年11月7日突然去世了。本书是汪志诚先生毕生心血的结晶，自1980年第一版出版到现在已经30多年了在此期间汪志诚先生不断地充实、修订与完善本书，精益求精，历经五个版本，30多年来，本书被国内大多数高等院校选为本科教材，是全国最有影响力的理论物理教材之一，哺育了儿代学子，对我国的高等物理教育乃至基础物理学研究的发展都起到了重要作用在注志诚先生去世两周年、第五版即将出版之际，让我们对注志诚先生表示深切的怀念。郭文安2012年10月
第四版编写说明本书第四版在第三版的基础上进行了全面的修订。增删和改写了少量章节，对某些问题的讲述作了修改和补充，在多处作了文字上的修改在第三版中临界点邻域的涨落和关联是以流体系统为例介绍的。为了便于与朗道连续相变理论比较，第四版改以铁磁系统为例并根据金慈堡-朗道唯象模型作介绍，将内容扩展为两节。在此基础上在810.4介绍了标度律的唯象理论和普适性。由于篇幅所限，删去了第三版原有的量子霍尔效应和白矮星两节重新改写的章节有1.18自由能和吉布斯函数，$2.1内能、恰、自由能和吉布斯函数的全微分，$3.9朗道连续相变理论，$4.8热力学第三定律补充和修改的部分主要有：关于磁滞现象声速公式临界态的平衡稳定性、一级相变和连续相变的特征、关于冻结的非平衡态、最概然分布中条件极值的推导、电子对气体热容的贡献、关于负温度、玻色与费米统计中热力学量统计表达式的说明、磁光陷阱中理想玻色气体的凝聚、刘维尔定理与等概率原理的关系、He-He稀释制冷的原理、伊辛模型平均场近似下的临界指数、巨正则系综理论对玻色和费米分市的（普遍）推导、巨正则系综涨落的准热力学理论，等等。还有一些散见各处的修改与补充就不一一细说了，目前热统课程的学时有所减少。本书的内容可能多了些。王竹溪先生认为，“一个教本不应该仅包括必讲的内容，面应该还包括少量的参考材料，提供一此略为丰富和深入的知识，以利于学生的复习和思考”（见《热力学简程》序）。我们就是本着这种想法编写这本教材的。内容的取舍不免带有主观性，是否适当有待于实践的检验。教师在使用这本教材时，请根据实际情况作适当的增删。书中用*号标明不是必须讲授的章节，仅供参考。北京大学章立源教授仔细审阅了书稿，提出了许多意见和建议，湖南大学沈抗存教授友好地提供了许多意见，他们的宝责意见为本书增色不少。修订初稿完成后，编者应清华大学物理系之邀根据初稿讲授了这门课程。清华大学的学生尊敬师长、勤学好间，跟他们的切讨论有助于一些问题的澄清，期间还得到物理系领导的亲切接待，特别是院东教授在百忙之中周到安排，使我们在清华大
Ⅱ第四版编写说明学期间过得十分愉快。在第四版整个修订过程中得到兰州大学物理学院领导的大力支持，编者在这里对他们一并表示衷心的感谢。编者水平有限，书中错误和不足不妥之处在所难免，欢迎读者赐正。编者2008年5月于兰州大学
第三版编写说明本书第三版保持第二版的体系结构，重新改写了某些章节，增删了部分内容，并对一些不足不妥之处进行了补充修改。全书共11章，其中热力学部分5章，统计物理学部分6章。国内外热力学统计物理的本科教材，讲述上有不同的体系结构。例如，关于热力学与统计物理学的关系，是将热力学建立在统计物理学的础上把二者统为一体，还是分开讲述：经典统计与量子统计的关系，是按历史发展的顺序先讲经典统计再讲量子统计，还是以量子统计为主而将经典统计作为量子统计的经典极限：概率法与系综法是否独立讲述，等等。编者在兰州大学讲授热统课多年，也作过各种尝试。从完全按历史发展的顺序讲热力学、气体分子动理论、经典统计、量子统计到将热力学建立在统计物理学的基础上把二者统为一体、将经典统计作为量子统计的极限，都作过尝试在反复实践的基础土，我们体会到不同的体系各有其长处和短处，需要全面考虑、选择一个适当的体系。将热力学和统计物理学统为一体的长处是从一开始就可以使学生对执力学的统计本质有深入的理解，强调物质的原子本性更符合现代物理学工作者的思维方式。但是这种讲法不免冲淡了热力学简明的逻辑推理，不利于初学者对唯象方法的掌握。鉴于热力学作为一门基础科学今天仍然具有根本意义（不可逆过程热力学的进展是一个明显的例子），本书仍将热力学与统计物理学分开讲述而力图注意二者的前后呼应。按历史发展的顺序先讲经典统计再讲量子统计适应我国热统课先于量子力学课的教学安排，并可对经典统计的成功与失败提供完整的图像。经典统计的失败是建立量子理论的背景之一，初学者对此有所了解是适宜的。这种讲法的短处是，某些概念（例如微观状态数、能级对外参量的依赖关系等）在量子统计的表迷较经典统计的表述要来得明白易懂，而且经典统计与量子统计的统计方法相同，分开讲述不免有所重复，占用较多的学时。本书将经典统计与量子统计并列讲述，我们感到这种处理既可适应课程安排节省学时，更重要的是可以突出经典统计与量子统计的对比。虽然系综法是普遍理论、概率法仅适用于近独立粒子系统，由于处理互作用粒子系统的复杂性，在实际应用中概率法也是使用很产的。我们感到二者独立讲述思路清晰、方法单纯，利于初学者的掌握。热力学统计物理是在19世纪40年代到20世纪20年代奠定其理论基础的。其后在概念理论方法和实际应用上都有许多重要进展。我们感到可以将
II第三版编写说明其中某些内容适当地编入热统教材。基于这一考虑，我们在S2.8讲述获得低温的方法时介绍了He/He稀释制冷和激光制冷；在第五章讲述了非线性不可逆过程热力学，并以三分子模型为例介绍了耗散结构的概念：对临界现象在83.9和S10.2分别讲述了朗道连续相变理论和临界点附近涨落与关联的理论，介绍了临界乳光理论：在98.3介绍了玻色一爱因斯坦凝聚的新进展：在88.5讲述金属自由电子气体时介绍了其多电子理论背景：88.7介绍了二维电子气体和量子霍尔效应：在89.7和89.8分别以固体的声子和液氢的声子、旋子为例介绍了元激发和准粒子的概念：在多10.5以光学粘胶、多普勒致冷和磁光陷讲为例讲述了朗之万方程的应用，等等。在正文和习题中还介绍了某些进一步的进展或应用。我们希望这些也许有助于加深学生对基本内容的理解开阔学生的视野，引起学生的兴趣并有利于科学思维的培养。目前国内物理专业热统课的学时一般在70左右。本书的内容显得多了些。教师在使用本书时请根据实际情况作适当的增删，书中有此章节可以留给学生自由阅读。从1980年本书第一版出版，至今20年了。在编写和两次修订本书的过程中，得到许多同行的关心，支持和帮助。在这里不可能一一加以列举。编者特别感谢北京大学赵凯华、章立源、林宗涵、黄哟，南京大学龚昌德，武汉大学熊吟涛，北京师范大学杨展如，首都师范大学李申生，中国科技大学郑久仁，安徽大学缘胜清和中科院理论物理所朱重远、半导体所王炳桑等教投所给子的支持和帮助。感谢徐耦教授和段一士教授对编写工作的一贯关心和支持。黄哟教授和郑久仁教授审阅了第三版书搞，提出了宝贵的意见：在第三版修订过程中，国家教委重点教材建设管理委员会和兰州大学各级领导给予了大力支持，编者在此表示惠心的感谢。王竹溪先生是我国热力学统计物理教学的莫基人。他的著作哺育了我国儿代学子。编者早年在北京大学求学时有幸亲聆王先生讲授热统课，后来在长期的热统教学中又以他的著作为教材，得益良多。在完成本书之际，谨表示对王竹溪先生的深切怀念。编者水平有限，书中错误和不足不妥之处在所难免，欢迎读者赐正。编者2000年11月于兰州大学
目录导言第一章热力学的基本规律$1.1热力学系统的平衡状态及其描述$1.2热平衡定律和温度$1.3物态方程X功$1.414$1.5热力学第一定律18$1.6热容和焙2181.7理想气体的内能2281.8理想气体的绝热过程附录24$1.9理想气体的卡诺循环27$1.10热力学第二定律3081.11卡诺定理33$1.12热力学温标34$1.13克劳修斯等式和不等式36$1.14摘和热力学基本方程3881.15理想气体的摘40$1.16热力学第二定律的数学表述4181.17摘增加原理的简单应用43$1.18自由能和吉布斯函数45习题47第二章均匀物质的热力学性质51$2.1内能，恰、自由能和吉布斯函数的全微分51$2.2麦氏关系的简单应用5282.3气体的节流过程和绝热膨胀过程56$2.4基本热力学函数的确定59$2.5特性函数62$2.6热辐射的热力学理论64$2.7磁介质的热力学68$2.8获得低温的方法70习题73