Киттель Ч. Статистическая термодинамика

М.: Наука, 1977. — 336 с.В предлагаемой книге, посвященной статистической физике и термодинамике, особое значение имеет общая методическая идея автора в построении ставшего, казалось бы, уже традиционным курса, посвященного физике тепловых явлений.
Основная цель книги состоит в том, чтобы последовательно изложить основные положения современной физической статистики и ряд ее применений для читателя, имеющего минимальный необходимый для понимания запас знаний по математике и основам квантовой механики.Предисловие редактора перевода
Из предисловия автора
Квантовые состояния
Простейшая модель, допускающая точное математическое исследование
Состояния модельной системы. Подсчет состояний. Степень
вырождения gN, т. Резкий максимум gN, т. Энергия
магнитной модельной системы.
Основное предположение
Замкнутая система . Допустимое состояние . Вероятность.
Среднее по ансамблю. Равные вероятности.
Две системы в тепловом контакте. Определение понятий энтропии и температуры
Обмен энергией и наиболее вероятная конфигурация.
Определение энтропии. Третий закон термодинамики.
Температура. Стремление энтропии к возрастанию.
Аддитивность энтропии. Число допустимых состояний в случае
непрерывного распределения энергетических уровней. Закон
возрастания энтропии для замкнутой системы. Второй закон
термодинамики. Краткий обзор основных положений об энтропии и температуре.
Две системы в диффузионном контакте. Химический потенциал
Определение химического потенциала.
Фактор Гиббса и фактор Больцмана
Системы и резервуары. Фактор Гиббса. Большая сумма.
Статистическая сумма . Отрицательная температура.
Основные результаты глав - для самоконтроля.
Давление и термодинамическое тождество
Давление и энтропия. Термодинамическое тождество. Тепло.
Необратимые процессы. Тепло и работа при
фиксированном числе частиц. Получение термодинамических
соотношений. Сводка законов термодинамики.
Термодинамическая температура
Цикл Карно и термодинамическая температура О. Шкала Кельвина. Связь между Ти 't. Краткий обзор различных методов
измерения температуры.
Фермионы и бозоны. Функции распределения
Фермионы и принцип Паули. Функция распределения ФермиДирака.
Бозоны. Функция распределения БозеЭйнштейна.
Заключение. Вывод функции распределения Ферми- Дирака.
Свободные частицы. Подсчет числа орбиталей
Орбитали свободных частиц в одномерном случае. Орбитали
свободных частиц в трехмерном случае . Подсчет числа орбиталей.
Одноатомный идеальный газ
Классический режим. Химический потенциал. Энергия.
Энтропия. Экспериментальная проверка уравнения Сакура- Тетроде.
Давление. Теплоемкость.
Флуктуации числа частиц. Флуктуации энергии. Флуктуации давления
Равновесие в гравитационном поле.
Химический потенциал в силовом поле.
Химический потенциал идеальногогаза с внутренними степенями свободы.
Последовательностьлогических шагов, приводящих к закону идеального газа.
Расчет основных термодинамических характеристик идеального одноатомного газа
Медленное изотермическое расширение. Медленное расширение при постоянной энтропии.
Быстрое расширение в вакуум.
Кинетическая теория газов
Кинетическое обоснование закона идеального газа.
Распределение Максвелла по скоростям. Экспериментальное
подтверждение распределения по скоростям в пучке.
Распределение по скоростям для атомов, вылетающих из печи.
Эффективные сечения столкновения и средняя длина свободного пробега.
Процессы переноса. Диффузия. Вязкость.
Применения распределения Ферми - Дирака. Металлы и белые карлики
Основное состояние ферми-газа в одномерном случае. Основное
состояние ферми-газа в трехмерном случае. Плотность
орбиталей в случае свободных частиц. Энергия и теплоемкость
электронного газа. Ферми-газ в металлах. Белые карлики
. Ядерная материя.
Функция распределения Планка для фотонов
Распределение фотонов. Плотность фотонных мод. Закон
излучения Планка. Оценка поверхностной температуры звезды
. Флуктуации числа фотонов.
Фононы в твердых телах. Теория Дебая
Число фононных орбиталей. Закон Т Дебая.
Физика бозонов. Бозе-конденсация и жидкий Не
Химический потенциал вблизи абсолютного нуля. Зависимость
заселенности основной орбитали от температуры. Температура
бозе-конденсации. Фазовые соотношения для гелия.
Квазичастицы и сверхтекучесть.
Свободная энергия
Давление. Работа при постоянной температуре. Энтропия и
энергия. Свободная энергия и статистическая сумма.
Минимум свободной энергии при равновесии. Свободная
энергия и статистическая сумма для идеального газа.
Термодинамический потенциал G, большой потенциал Q и тепловая функция Н
Свойства термодинамического потенциала. Энтропия и
химический потенциал. Минимум термодинамического
потенциала при равновесии. Большой потенциал Q.
Тепловая функция . Сводка полезных термодинамических
соотношений
Уравнение для давления пара
Изотермы. Фазовое равновесие. Вывод уравнения для
кривой сосуществования.
Равновесие в реакциях
Адсорбция атомов узлами. Изотерма Ленгмюра. Адсорбция
кислорода. Общая теория равновесия в реакциях.
Равновесие для идеальных газов. Закон Действующих масс.
Изменения стандартной свободной энергии.
Системы в электрических полях. Работа и энергия
Сила, действующая на электрический диполь. Работа,
совершаемая при перемещении диполя в электрическом поле.
Работа, совершаемая при поляризации диполя в нулевом поле.
Связь Wл и WБ с энергией. Измерение Wл. Измерение WБ.
Системы в магнитных полях. Работа и энергия
Определение работы WБ. Связь Wл с гамильтонианом.
Приложения
Состояния линейного полимера
Невзаимодействующий решеточный газ
Численный расчет химического потенциала ферми-газа
Доказательство теоремы вириала
Статистическая механика в классическом пределе
Работа и гамильтониан в электрическом поле
Распределение Пуассона
Теорема Найквиста
Уравнение переноса Больцмана
Литература