Базаров И.П. - ТЕРМОДИНАМИКА. М., Высшая школа, 1991, 376 стр

Содержание

Предисловие

7

Введение

8

1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Глава первая

Основные понятия и исходные положения термодинамики

§ 1. Термодинамические системы, параметры и равновесие

14

§ 2. Исходные положения термодинамики и их обсуждение

17

§ 3. Гомогенные и гетерогенные системы. Фазы и компоненты

21

§ 4. Равновесные и неравновесные процессы

23

§ 5. Внутренняя энергия системы. Работа и теплота

24

§ 6. Термические и калорическое уравнения состояния

29

Задачи

34

Глава вторая

Основные законы и уравнения термодинамики. Первое начало

термодинамики

§ 7. Уравнение первого начала термодинамики

36

§ 8. Теплоемкости и теплоты изотермического изменения внешних

39

параметров

§ 9. Основные термодинамические процессы и их уравнения

42

§ 10. Связь модулей упругости с теплоемкостями

45

Задачи

46

Глава третья

Второе начало термодинамики

§ 11. Общая характеристика и исходная формулировка второго начала

49

термодинамики

§ 12. Обратимые и необратимые процессы

53

§ 13. Принцип адиабатной недостижимости и второе начало для

55

равновесных процессов. Энтропия и термодинамическая температура

§ 14. Математическое обоснование существования энтропии и

58

термодинамической температуры

§ 15. Основное уравнение термодинамики для равновесных процессов.

64

Связь между термическим и калорическим уравнениями состояния

§ 16. Вычисление энтропии. Парадокс Гиббса

67

§ 17. Второе начало термодинамики для неравновесных процессов.

73

Основное уравнение и основное неравенство термодинамики

§ 18. Цикл Карно и теоремы Карно

77

§ 19. Самопроизвольный переход теплоты

80

§ 20. Пределы применимости второго начала термодинамики. Направление

82

времени

Задачи

85

Глава четвертая

Третье начало термодинамики

§ 21. Формулировка третьего начала термодинамики

91

§ 22. Некоторые следствия третьего начала термодинамики

93

Задачи

97

Глава пятая

Методы термодинамики

§ 23. Метод циклов

99

§ 24. Метод термодинамических потенциалов

101

§ 25. Уравнение Гиббса—Гельмгольца. Термодинамические потенциалы

108

идеального газа

§ 26. Термодинамические потенциалы сложных систем и систем с

112

переменным числом частиц

Задачи

117

Глава шестая

Условия равновесия и устойчивости термодинамических систем

§ 27. Общие условия термодинамического равновесия и устойчивости

119

§ 28. Условия равновесия двухфазной однокомпонентной системы

124

§ 29. Условия устойчивости равновесия однородной системы

126

§ 30. Принцип Ле Шателье—Брауна

131

Задачи

134

Глава седьмая

Термодинамика систем при отрицательных температурах

§ 31. Существование состояний с отрицательной термодинамической

136

температурой

§ 32. Система с отрицательной термодинамической температурой

138

§ 33. Термодинамика систем с отрицательными температурами

141

§ 34. Условия устойчивости систем с отрицательными температурами

147

Задачи

148

Глава восьмая

Релятивистская термодинамика

§ 35. Релятивистская температура

149

§ 36. Инвариантная энтальпия

150

§ 37. Основное уравнение релятивистской термодинамики

152

§ 38. Релятивистские работа и количество теплоты

153

§ 39. Релятивистские преобразования температуры и количества теплоты

155

Планка и Отта

§ 40. Идеальный газ. Равновесное излучение

156

§ 41. Эволюция Вселенной по современной релятивистской теории

158

гравитации

Задачи

161

Глава девятая

Ошибки и заблуждения в термодинамике

§ 42. Планк о голономности выражения для количества теплоты

162

§ 43. Доказательство В. Нернстом недостижимости О К. Другие

163

ошибочные доказательства

§ 44. Энтропия, информация и мысленный эксперимент Сциларда

165

§ 45. Существование фазовых переходов второго рода. Легкость

166

скольжения коньков по льду. Знак термодинамической температуры

§ 46. Парадокс Гиббса. Изменение энтропии при неравновесных процессах

169

§ 47. О построении термодинамики на основе первого начала

171

§ 48. Устойчивы ли состояния с отрицательной термодинамической

173

температурой?

Задачи

176

2 ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ

Глава десятая

Термодинамика различных физических систем

§ 49. Термодинамика гальванических и топливных элементов. Определение

178

химического сродства

§ 50. Охлаждение газа при необратимом и обратимом адиабатных

183

расширениях

§ 51. Термодинамика диэлектриков и магнетиков

187

§ 52. Равновесие гомогенной системы

195

§ 53. Равновесие гетерогенной системы

202

§ 54. Термодинамика излучения

206

§ 55. Термодинамика плазмы

214

Задачи

220

Глава одиннадцатая

Поверхностные явления

§ 56. Поверхностные натяжение и давление

223

§ 57. Равновесная форма монокристалла. Принцип Гиббса—Кюри и

225

теорема Вульфа .

§ 58. Роль поверхностного натяжения при образовании новой фазы.

229

Зародыши

Задачи

232

Глава двенадцатая

Фазовые переходы и критические явления

§ 59. Классификация фазовых переходов. Фазовые переходы первого рода.

233

Уравнение Клапейрона — Клаузиуса

§ 60. Фазовые переходы второго рода. Уравнения Эренфеста

237

§ 61. Термодинамика сверхпроводящего перехода

239

§ 62. Критические и закритические явления

242

§ 63 Термодинамическая теория критических индексов

249

Задачи

254

3 ВВЕДЕНИЕ В НЕРАВНОВЕСНУЮ ТЕРМОДИНАМИКУ

Глава тринадцатая

Исходные положения неравновесной термодинамики

§ 64. Локальное равновесие и основное уравнение термодинамики

255

неравновесных процессов

§ 65. Уравнения баланса и законы сохранения различных величин

257

Задачи

262

Глава четырнадцатая

Термодинамика линейных необратимых процессов

§ 66. Линейный закон. Соотношения взаимности Онсагера и принцип Кюри

263

§ 67. Вариационные принципы термодинамики необратимых процессов

266

§ 68. Устойчивость стационарных состояний, принцип Ле Шателье и

270

невозможность упорядочения в области линейных необратимых

процессов

§ 69. Термоэлектрические явления

271

§ 70. Термомеханический и механокалорический эффекты

276

Задачи

279

Глава пятнадцатая

Основы нелинейной неравновесной термодинамики

§ 71. Универсальный критерий эволюции Гленсдорфа—Пригожина

281

§ 72. Пространственные диссипативные структуры. Ячейки Бенара

284

§ 73. Временные и пространственно-временные диссипативные структуры.

286

Реакция Белоусова—Жаботинского

Задача

287

Заключение

288

Решения задач

289

Предметный указатель

374

Предметный указатель

Активность 201, 202

Детандер 186

Вероятность состояния 72

Закон Вина 212

Восприимчивость магнитная 195

- возрастания энтропии 62, 75

Время релаксации 23

- Дальтона 306

Газ идеальный 96, 156

- Джоуля 41, 65

- Ван-дер-Ваальса 185

- - Ленца 371

Давление поверхностное 223, 225

- Кирхгофа 210

- световое 209

- Кюри 191, 297

Двигатели тепловые 305

- - Вейсса 220

Двигатель вечный рода второго 51,

- масс действующих 196, 197, 199

53, 143

- разведения Оствальда 198

- - первого 38

Законы сохранения 257—259

Зародыши 230

- - термодинамики основное 77, 122,

Излучение равновесное 156, 206

307

Квазибинодаль 247

Парадокс Гиббса 70, 169, 170, 317,

Квазиспинодаль 249

320, 323, 328, 340

Количество теплоты 162, 170, 180

- Эйнштейна 324—328

- - релятивистское 153

Параметры аддитивные 16

Коэффициент активности 277

- внешние 14

- полезного действия двигателя

- внутренние 15

теплового 77

- интенсивные 15

- - цикла Карно 146, 165, 311

- макроскопические 14

- - Стирлинга 311

- порядка 373

- - элементов топливных 181

Перемещения виртуальные 120

- Джоуля-Томсона 183, 368, 369

Переходы фазовые критические 234,

- критический 293, 294

284

- Пельтье 274

- - рода второго 165, 234, 237

- расширения теплового 365, 366

- - первого 167, 233

- термический давления 33

Плазма 214

- - расширения 33

Показатель политропы 44

- - сжатия 33

Полимеризация 21

- Томсона 276

Поляризованность 189

- устойчивости 129

Постоянная Вина 212

- э.д.с. температурный 179

- Кюри 195

Коэффициенты вириальные 32, 295

- Хаббла 161

- термические 32, 67, 93

- Фарадея 180

- термодинамические 32

- химическая 365

Кривая Бойля 295

- энтропийная 96

- Ван-дер-Ваальса 292, 342

Потенциал термодинамический 101,

- равновесия фаз 204

103, 110, 112, 213

Критерий эволюции Гленсдорфа—

- - большой 117

Пригожина 282

- - Массье 117, 338

Летучесть 201, 202

- химический 115, 116

Магнитострикция 193

Правило Гесса 46, 297

Метод потенциалов

- фаз Гиббса 203, 204

термодинамических 101

Преобразования Лежандра 103

- циклов 99

- релятивистские количества теплоты

Мир Минковского 158

155

Модуль упругости 45, 46

- - температуры 155

Натяжение поверхностное 223, 229

Принцип Больцмана 72, 330, 331

Начало термодинамики второе 49, 51,

- Гиббса—Кюри 225, 226

52, 58, 75, 82, 192

- Ле Шателье 271

- - первое 17, 36, 171

- - Брауна 131, 132

- - третье 91—93, 332

- - Каратеодори 349

Недостижимость к, 164

- минимума производства энтропии

Неравенство Клаузиуса 75

269, 372

- недостижимости абсолютного нуля

- - однородная 55

145

- частиц неупорядоченная 372

- - адиабатной 55, 56

- - упорядоченная 372

- Онсагера вариационный 267, 268

Смерть тепловая 161

- перемещений виртуальных 119

Соотношение взаимности Онсагера

Процессы автоволновые 286

266

- автоколебательные 286

- Гриффитса 253

- адиабатные 302

- Кнудсена 278

- необратимые 53, 143

- Куперсмита 253

- неравновесные 24, 53

- Рашбрука 252

- обратимые 143

- Томсона второе 274

- политропные 301, 302

- - первое 276

- равновесные 23

Состояние критическое 242

- термодинамические основные 42

- метастабильное 124

Пьезоэффект 193

- неравновесное 15

Работа 25, 26, 28

Состояние равновесное 15

- механическая 155

- системы 15

- намагничивания 194

- соответственное 294

- поляризации 188, 189

- с отрицательной

- системы расширения 194

термодинамической

- релятивистская 153

температурой 173

- термическая 29

- стабильное 124

Равновесие локальное 255

- стационарное 15

- систем бинарных 205

Спинодаль 246

- - гетерогенных 202

Сродство химическое 182, 261

- - неидеальных 201

Структуры диссипативные 284

- тепловое ионизационное 199

- - временные 284

Разбегание галактик 161

- - пространственно-временные 284

Расширение адиабатное необратимое

- пространственные 284

183

Температура излучения черного тела

- - обратимое 183, 186

208

Релаксация 23

- инверсии 285

Светимость энергетическая

- кипения абсолютная 242

спектральная 207

- релятивистская 149

Система адиабатная 26

- термодинамическая 57, 61, 168, 174,

- бинарная 23

175

- гетерогенная 21

- эмпирическая 21

- гомогенная 21, 195

Тело белое 208

- закрытая 26

- прозрачное 208

- изолированная 17, 26, 121

- черное 208

- макроскопическая 14

Теорема Вульфа 226, 228

- открытая 26

- Гиббса 69, 315, 317

- термическая 15

- Карно вторая 80

- - неоднородная 55

- - первая 78

- о вириале 32

- - термического 125

Теория относительности общая 158

- - устойчивого 121, 123

Теплоемкость 195

- - фазового 125, 126

Теплота 26

- - химического 125, 196

- переноса 278

- - термодинамического 119

Теплоосмос 276

- устойчивости излучения

Термодинамика диэлектриков 187

равновесного 213

- магнетиков 187

Форма Пфаффа 56

- перехода сверхпроводящего 239

Формула Планка 356

- плазмы 214

- Рутгерса 240

- процессов линейных 263

- Саха 200, 201, 216

- - нелинейных 281

Функция состояния 15

Термодинамика элементов

- характеристическая 104, 111

гальванических 179

Цикл Дизеля 312

- - топливных 179

- Карно 78, 146, 175, 310, 336

Термостат 40

- Ленуара 311

Точка критическая 292

- Отта 312

- тройная 204

- Стирлинга 310

Тождество Якоби 112

Частота ленгмюровская 220

Уравнение Бертло 32

Шкала температур

- Ван-дер-Ваальса 31, 292, 294

термодинамическая 61, 64

- Гельмгольца 179, 180

- - Цельсия 63, 64

- Гиббса—Гельмгольца 108, 109, 178,

Электрострикция 193

191, 350

Энергия 17

- Гильберта—Эйнштейна 158—160

- Гельмгольца 113, 179, 213

- калорическое 30, 68, 309

- Гиббса 105, 113, 166, 179, 181, 213,

- Кирхгофа 298

230, 363

- Клапейрона—Клаузиуса 235

- - Дюгема 117

- - Менделеева 31

- переноса 277

- основное теории бинарных систем

- свободная 181

205, 206

- - диэлектрика 190

- Пуассона 44, 349, 361

Энергия системы 24

- термическое 30, 68, 213, 291, 307,

- - термодинамической 139

308

Энтальпия 106, 107, 213

- - термодинамики основное 64, 77,

- инвариантная 150

152, 189

Энтропия 57, 58, 60, 72, 94, 121, 156,

- - неравновесной 246

165, 168, 170, 273, 314

- термохимическое 297, 298

- смешения 317

Уравнения баланса 257

Эффект Гей-Люссака 315, 317

- Дитеричи 32, 189

- Джоуля—Томсона 183

- Эренфеста 238, 239

- Зеебека 271

Условие ионизации полной 216

- магнитокалорический 194, 351

- равновесия механического 125

- Мейснера 240, 367

- - системы гетерогенной 202

- механокалорический 277, 336

- Пельтье 272, 275

- термомеханический 277, 334

- Померанчука 236

- Томсона 272, 275

- пьезомагнитный 193

Явления закритические 234

- пьезоэлектрический 193

- критические 234, 242

- тепловой 179, 180, 182

Ячейки Бенара 284