统计力学及其在物理化学中的应用

第一章 玻耳兹曼分布定律

§1 麦克斯韦速度分布和气体分子的平动能分布

§2 晶体中原子振动能的分布

习题

第二章 玻耳兹曼分布、最可几分布和平衡分布

§3 体系的分布及其微观状态数

§4 微观状态数最大的分布和玻耳兹曼分布

4-1 拉格朗日未定乘数法和斯透林公式

4-2 微观状态数最大的分布及其能级分布数公式

§5 最可几分布和平衡分布

习题

第三章 平动子和简谐振子的配分函数

§6 平动子和简谐振子的配分函数计算

6-1 平动子的配分函数

6-2 简谐振子的配分函数和晶体的比热

§7 配分函数在相空间中的表达和计算

7-1 相空间

7-2 配分函数在相空间中的表达

7-3 在相空间中计算平动子和简谐振子的配分函数

7-4 相体积不变定理

§8 平动子和简谐振子体系的分布函数

8-1 三维平动子体系

8-2 在重力场作用下的气体

8-3 简谐振子体系

习题

第四章 分子的配分函数

§9 双原子分子的运动和配分函数

9-1 双原子分子运动的分析

9-2 配分函数的析因子性质

9-3 双原子分子的转动配分函数

9-4 双原子气体的比热

§10 多原子分子的运动和配分函数

10-1 多原子分子的运动自由度和配分函数

10-2 刚性转子的配分函数

10-3 多原子分子的简正振动方式

§11 双原子和多原子气体的分布函数

11-1 配分函数的析因子性质在求算分布函数时的应用

11-2 在外电场作用下的极性气体及其分布函数

11-3 能级分布数和平衡常数

习题

第五章 熵、自由能和自由焓函数

§12 熵的统计意义

12-1 熵函数和微观状态数之间的联系

12-2 散开效应

§13 体系的微观状态数和配分函数

13-1 撷取最大项法及其原理

13-2 定域子和离域子体系的微观状态数和配分函数

13-3 混合独立子体系及其微观状态数和配分函数

§14 孤立体系的熵增加原理及其热平衡、压力平衡和混合趋向

14-1 热平衡

14-2 压力平衡和混合趋向

§15 自由能和自由焓及其与等温体系的关系

15-1 自由能和自由焓减少原理及其与熵增加原理的关系

15-2 处理等温平衡的统计力学方法及其示例

习题

第六章 平衡常数

§16 双原子气体反应

16-1 气体反应

16-2 气体反应

16-3 气体反应H2+D2→2HD

§17 同位素交换反应

17-1 同位素交换反应的特点

17-2 同位素交换反应在经典场合下的平衡常数

17-3 同位素交换的分离因子和量子效应

17-4 计算同位素交换反应平衡常数的典型方法和实例

§18 热力学函数的计算和应用

18-1 热力学函数的计算

18-2 从函数求算平衡常数的实例

习题

第七章 速度常数

§19 化学反应的基本过程及其分子碰撞理论

19-1 基本过程及其速度方程

19-2 速度常数和阿累尼乌斯方程

19-3 若干重要的双分子碰撞数公式及其推引

19-4 分子碰撞理论及其对阿累尼乌斯方程的诠释

§20 基本过程的过渡状态理论

20-1 反应物系的位能面及其反应坐标和过渡状态

20-2 过渡状态理论的基本假设及其速度常数公式

20-3 活化焓和活化熵

§21 双分子、三分子和单分子气体反应

21-1 双分子反应

21-2 三分子反应

21-3 单分子反应

习题

第八章 绝对熵

§22 熵的各种来源和统计熵

22-1 平动子体系的绝对熵和萨古-太特洛德方程

22-2 气体的统计熵及其计算的实例

22-3 热熵和构型熵

§23 量热熵及其与统计熵的对比

23-1 量热熵及其测定

23-2 若干简单气体的量热熵及其与统计熵的对比

23-3 玻璃态及其残余熵

23-4 分子的阻障内旋转和熵

§24 热力学第三定律及其检验

24-1 奈恩斯特热定理及其背景

24-2 热力学第三定律的各种说法

24-3 热力学第三定律在物理化学中的验证和应用

习题

第九章 简并气体

§25 玻色-爱因斯坦和费密-狄喇克气体

25-1 微粒的不可分辨性和两类量子气体

25-2 玻色-爱因斯坦气体及其分布公式

25-3 费密-狄喇克气体及其分布公式

25-4 两类量子气体的热力学函数

25-5 气体的简并

§26 光子气和电子气

26-1 空腔辐射

26-2 金属中的电子气

26-3 半导体中的电子和空穴

习题

第十章 系综原理

§27 正则系综

27-1 正则系综和正则配分函数

27-2 正则配分函数和热力学函数

27-3 正则系综方法的检验和应用

§28 巨正则系综

28-1 巨正则系综和巨配分函数

28-2 巨配分函数和热力学函数

28-3 巨正则系综方法的检验和应用

§29 涨落

29-1 涨落和有关的基本公式

29-2 正则系综中的涨落

29-3 巨正则系综中的涨落

习题

第十一章 不完全气体

§30 不完全气体的粗放统计处理

30-1 不完全气体的配分函数及其构型积分

30-2 不完全气体的第二维里系数

30-3 分子间互作用的位能函数

§31 不完全气体的梅逸理论

31-1 集团排列、集团组合和集团分布

31-2 构型积分和集团积分

31-3 集团积分和不可约积分

31-4 不完全气体的状态方程和热力学函数

习题

第十二章 稠密气体和液体

§32 相当状态原理及其统计诠释

§33 点阵模型和囚胞法

§34 径向分布函数法

习题

第十三章 晶体

§35 晶体的振动和比热

35-1 连续介质模型和德拜晶体比热公式的推引

35-2 晶体振动的点阵结构模型

§36 晶体中的无序和缺陷

36-1 晶态和三维点阵

36-2 无序和缺陷的实例及其起因的分析

36-3 易兴模型和自旋体系的统计理论

36-4 热缺陷的统计理论

习题

第十四章 正规溶体

§37 正规溶体模型和高尔斯基-布喇格近似

37-1 正规溶体模型

37-2 正规溶体的配分函数和热力学函数

37-3 高尔斯基-布喇格近似

§38 正规溶体的若干重要效应

38-1 正规溶体和喇乌耳定律

38-2 临界混合现象

38-3 固溶体及其超结构

§39 正规溶体的似化学平衡处理

习题

经典文献

主要符号表

附录

《统计力学及其在物理化学中的应用：化学卷》针对一般物理化学工作者的基础和需要阐述了统计力学的原理和方法，并系统地介绍了统计力学在物理化学领域中的各项应用。全书分为十四章。从介绍玻耳兹曼分布定律的第一章到沟通热力学与统计力学的第五章以及交待系综原理的第十章是全书中阐述统计力学原理和方法的部分。而其余八章分别介绍统计力学在乎衡常数、速度常数、绝对熵、简并气体、不完全气体、稠密气体和液体、晶体和正规溶体等方面的应用。为了帮助和引导读者学习，还附了三百多个习题。
　　《统计力学及其在物理化学中的应用：化学卷》可以作为需要物理化学基础知识较多的化学工作者和其他科学工作者学习统计力学的人门书。

作者唐有祺教授为中国科学院院士，一直从事物理化学和结构化学研究，为我国晶体结构和结构化学的研究做出了重要奠基和发展工作。
　　 针对一般物理化学工作者的基础和需要阐述统计力学的原理和方法，并系统介绍统计力学在物理化学领域中的各项应用。
　　 每章后附习题，以帮助和引导读者学习。