[ Реиф ] Том 5 - Статистическая физика

Содержание

Предисловие общего редактора русского перевода

5

Предисловие редактора перевода V тома

6

Из предисловия к Берклеевскому курсу физики

7

Из предисловия к V тому

9

Указания для преподавателей и студентов

11

Глава 1. Характерные особенности макроскопических систем

15

1.1. Флуктуации в состоянии равновесия (18). 1.2. Необратимость и

приближение к равновесию (26). 1.3. Дополнительные примеры (38).

1.4. Свойства равновесного состояния (41). 1.5. Теплота и температура

(45). 1.6. Численные оценки (50). 1.7. Основные проблемы

макроскопической физики (56). Сводка определений (60). Задачи (61).

Глава 2. Основные понятия теории вероятностей

64

2.1. Статистические ансамбли (64). 2.2. Основные соотношения между

вероятностями (70). 2.3. Биномиальное распределение (73). 2.4.

Средние значения (81). 2.5. Средние значения для системы спинов

(86). 2.6. Непрерывные распределения вероятностей (92). Сводка

определений (97). Основные формулы (97). Задачи (97).

Глава 3. Статистическое описание систем, состоящих из частиц

102

3.1. Перечисление состояний системы (103). 3.2. Статистический

ансамбль (110). 3.3. Статистические постулаты (113). 3.4. Вычисление

вероятностей (119). 3.5. Число состояний, доступных

макроскопической системе (121). 3.6. Ограничения, равновесие и

необратимость (127). 3.7. Взаимодействие между системами (132).

Сводка определений (137). Основные формулы (138). Задачи (138).

Глава 4. Тепловое взаимодействие

142

4.1. Распределение энергии между макроскопическими системами

(142). 4.2. Приближение к тепловому равновесию (148). 4.3.

Температура (149). 4.4. Перенос небольшого количества тепла (155).

4.5. Система в контакте с тепловым резервуаром (157). 4.6.

Парамагнетизм (161). 4.7. Средняя энергия идеального газа (165). 4.8.

Среднее давление идеального газа (170). Сводка определений (173).

Основные формулы (174). Задачи (174).

Глава 5. Макроскопическая теория и макроскопические измерения

184

5.1. Определение абсолютной температуры (184). 5.2. Высокие и

низкие абсолютные температуры (188). 5.3. Работа, внутренняя

энергия и теплота (193). 5.4. Теплоемкость, (199). 5.5. Энтропия (202).

5.6. Интенсивные и экстенсивные параметры (204), Сводка

определений (205). Основные формулы (206). Задачи (206).

Глава 6. Каноническое распределение в классическом приближении

212

6.1. Классическое приближение (212). 6.2. Максвелловское

распределение скоростей (219). 6.3. Свойства максвелловского

распределения (223). 6.4. Эффузия и молекулярные пучки (229). 6.5.

Теорема о равномерном распределении (234). 6.6. Приложения

теоремы о равномерном распределении (236). 6.7. Удельная

теплоемкость твердых тел (238). Сводка определений (244). Основные

формулы (244). Задачи (244).

Глава 7. Общее термодинамическое взаимодействие

250

7.1. Зависимость числа состояний от внешних параметров (250). 7.2.

Общие соотношения для состояния равновесия (255). 7.3. Применения

к идеальному газу (260). 7.4. Основные положения статистической

термодинамики (264). 7.5. Условия равновесия (268). 7.6. Равновесие

между фазами (274). 7.7. Переход беспорядка в порядок (280). Сводка

определений (287). Основные формулы (288). Задачи (288).

Глава 8. Элементарная кинетическая теория процессов переноса

29Ф

8.1. Средняя длина свободного пробега (295). 8.2. Вязкость и перенос

импульса (299). 8.3. Теплопроводность и перенос энергии (306). 8.4.

Самодиффузия и перенос молекул (310). 8.5. Электропроводность и

перенос заряда (314). Сводка определений (316). Основные формулы

(317). Задачи (317).

Приложения

321

П.1. Распределение Гаусса (321). П. 2. Распределение Пуассона (325).

П.3. Величина флуктуации энергии (328). П. 4. Столкновения молекул

и давление газа (330).

Математические замечания

333

М.1. Обозначения суммирования (333). М.2. Сумма геометрического

ряда (333). М.3. Производная от ln n! для больших п (334). М.4.

Значение ln n! для больших п (335). М.5. Неравенство ln x ≤ x −1

+∞

(336). М.6. Вычисление интеграла ∫e−x 2 dx (336). М.7. Вычисление

−∞

+∞

интеграла типа ∫e−ax 2 xndx (338). М. 8. Математические символы

0

(338).

Дополнительные задачи

339

Некоторые физические константы

342

Ответы на задачи

343

Дополнительная литература

346

Предметный указатель

348

Предметный указатель

Абсолютная температура 147, 153,

Взаимодействие тепловое 45, 61,

174

133—138, 142—148

— —, ее измерение 152, 184, 187

Вискозиметр 318

Абсолютный нуль температуры 191,

Внутренняя энергия 138, 193—199

205

— —, ее измерение 193—195

Авогадро число 53, 188, 344

Возбужденное состояние 104

Адиабатический квазистатический

Волновое число 106

процесс 255

Вселенная, возраст 24

— процесс 133, 138, 255

Вязкость 299—306, 316

Адиабатическое взаимодействие 134,

—, зависимость от давления 303—

138

30S

— сжатие идеального газа 263, 264

—, — — температуры 305

Ансамбль 64, 97

—, микроскопическое выражение

— в равновесии 69

303'

—, иллюстрация с помощью картин,

— разреженного газа 301

полученных на ЭВМ, 67—70

Газ 58

— канонический 160

— вырожденный 165

—, среднее значение для ансамбля 81

— идеальный. 18, 60, 165, 174

Атмосфера (единица давления) 344

— —, адиабатическое сжатие и

Атомный вес 53

расширение 263, 264

Бесконечно малое изменение

— —, его энергия 261

состояния 136

— —, скорость звука в нем 264

Биномиальное распределение 76—78,

— —, среднее давление 50—52,

321

170— 173

Биохимический синтез 286

— —, средняя энергия 165—170

Бойля — Мариотта закон 173

— —, теплоемкость 236

Больцмана множитель 159, 174

— —, — при постоянном давлении

— постоянная 147, 173, 188, 344

288

Бора магнетон 344

— —, уравнение состояния 172, 332

Броуновское движение 44, 257

— многоатомный 166

Вероятности плотность 93—95, 97

— невырожденный 165

Вероятность 20, 65, 97

— одноатомный 165

— для непрерывных переменных

—, применимость классического

92— 96

приближения 227

— исключающих друг друга событий

Газовая постоянная 172, 187

— независимых событий 72

Гармонический осциллятор 179

—, нормировка 71

— — квантовомеханический 179, 211

— совместных событий 71

— — классический 238

Взаимодействие 132—137

Гаусса распределение 321—325, 338

— адиабатическое 134

Гейзенберга принцип

— бесконечно малое 136

неопределённости 213

Необратимые процессы 61, 130, 138

Работа 135, 138

Неопределенности принцип 213

—, ее измерение 193

Низких температур физика 188—192

— механическая 194

Обобщенная сила 253, 287

— электрическая 194

Обратимый процесс 138

Равновесие 26, 61, 138

Обращенный во времени процесс 31

—, его общие свойства 41, 42

Ограничение 127, 138

—г приближение к нему 29—31

Ома закон 314

—, флуктуации 18—27

Осмос 63

Равновесия условия 115

Основное состояние 103

— — для изолированной системы

Пар 274

269

Пара давление 279, 289

— — — любых взаимодействий

— —, зависимость от температуры

255— 257

280

— — — системы в контакте с

Парамагнетизм 161 — 165

резервуаром 270

Параметр внешний 111, 138

— — между фазами 274

— интенсивный 204—206

— — при тепловом взаимодействии

— макроскопический 41

142—145

— термометрический 39, 61, 149, 173

Равномерного распределения энергии

— экстенсивный 204—206

теорема 234—238

Переходные множители для единиц

Разреженный газ 18, 294, 295

344

Рассеяния поперечное сечение 55,

Плавление 274

296, 316

Плавления точка 189

Релаксации время 27, 61, 118

Планка постоянная 344

Самодиффузия 310

Плотность состояний 122

Сверхпроводимость 192

Поляризация спинов 177, 206

Сверхтекучесть жидкого гелия 192

Постулаты 113—119

Свет, скорость в вакууме 344

— равной априорной вероятности

Свободная энергия по Гельмгольцу

117

177, 289

— статистической механики 1J5—

— — — Гиббсу 273, 287

117

Свободного пробега время 295, 316

Потока плотность 30$

— — длина 55, 61, 295, 316

Протона масса .покоя 344

Сжимаемость 242

Процесс квазистатический 119,

Скорости селектор 231

193,205

Скорость молекул 54

— коллективный 59

— — наиболее вероятная 226

— необратимый 61, 130, 138

— —, распределение 223—225

— обратимый 138

— — средняя квадратичная 226

Пружины постоянная 238

Скрытая теплота 278, 287

Пуаз 301

Случай 66, 97

Пуазейля формула 320

Случайность 19, 20

Пуассона распределение 325—327,

—, ее статистическое измерение 130,

339

131

Циклический процесс 207

Энергия внутренняя 138

Число состояний 122

— —, ее измерение 196

— —, зависимость от внешних

— —, — флуктуации 328—330

параметров 250—254

— полная 138

— —, общие свойства 123—126

Энтальпия 208

— — системы спинов 141

Энтропии принцип компенсации 282

— — частиц в ящике 124

Энтропия 147, 202—204

Число состояний, численные оценки

—, ее зависимость от температуры

140, 141

при Т->0 190

Шоттки аномалия 209

—, — — — энергии 153, 189

Шум 44

—, — изменение в квазистатическом

Электрическая проводимость 314,

адиабатическом процессе 255

317

—, — — — — процессе 254

— — разреженного газа 315

—, — измерение 202

Электрона масса покоя 344

— идеального газа 261

Электрон-вольт (эв) 188, 344

— и поглощенное тепло 156, 157

Энергии уровни 104

—, связанная с ядерными спинами

— — вырожденные 103

190

— — для системы спинов 104

Эффузия 229, 244

— — — частиц в ящике 106, 107

Ядерный магнетон 344