Термодинамика и введение в термостатистику - Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics - Wikipedia

Термодинамика и введение в термостатистику

Передняя обложка второго издания
Автор	Герберт Каллен
Страна	Соединенные Штаты Америки
Язык	английский
Предметы	Термодинамика Статистическая механика
Жанр	Нехудожественная литература
Опубликовано	1960, 1985
Издатель	Джон Уайли и сыновья
Тип СМИ	Распечатать
Страницы	493
ISBN	0-471-86256-8

Термодинамика и введение в термостатистику это учебник, написанный Герберт Каллен это объясняет основы классическая термодинамика и обсуждает сложные темы как в классических, так и в квантовых рамках. Учебник состоит из трех частей, каждая из которых построена на основе предыдущей. Первое издание было опубликовано в 1960 году, а второе - в 1985 году.

Обзор

Первая часть книги начинается с описания проблемы. термодинамика пытается решить и предоставляет постулаты, на которых основана термодинамика. Затем на этой основе обсуждают обратимые процессы, тепловые двигатели, термодинамические потенциалы, Отношения Максвелла, устойчивость термодинамических систем, и фазовые переходы первого рода. Излагая основы термодинамики, автор переходит к обсуждению более сложных тем, таких как критические явления и необратимые процессы.

Во второй части текста представлены основы классической статистическая механика. Концепция чего-либо Энтропия Больцмана вводится и используется для описания Модель Эйнштейна, то двухгосударственная система, а полимерная модель. Впоследствии разные статистические ансамбли обсуждаются из которых термодинамические потенциалы получены. Квантовые жидкости и колебания также обсуждаются.

Последняя часть текста - это краткое обсуждение симметрия и концептуальные основы термостатистики. В последней главе Каллен выдвигает свой тезис о том, что симметрии фундаментальных законов физики лежат в основе самих основ термодинамики, и пытается осветить решающую роль, которую термодинамика играет в науке.^[1]

Каллен советует, что односеместровый курс для продвинутых студентов должен охватывать первые семь глав плюс главы 15 и 16, если позволяет время.^[1]

Второе издание

Фон

Во втором издании дается описательный отчет о термодинамике критических явлений, которые резко прогрессировали в 1960-х и 1970-х годах. Опираясь на отзывы студентов и преподавателей, Каллен улучшил многие объяснения, явно решил примеры и добавил много упражнений, многие из которых имеют полные или частичные ответы. Он также представил введение в статистическую механику с упором на основные принципы, а не на приложения. Однако он не стремился ни полностью разделить термодинамику и статистическую механику, ни отнести первую к последней под знаменем «теплофизики». Действительно, в курсах теплофизики часто делается упор на статистическую механику в ущерб термодинамике, несмотря на ее важность для промышленности, как показал опрос руководителей бизнеса, проведенный Американское физическое общество в 1971 г. Каллен заметил, что впоследствии термодинамике перестали уделять внимание.^[1]

Оглавление

• Часть I. Общие принципы классической термодинамики
  • Введение: Природа термодинамики и основы термостатистики
  • Глава 1: Проблема и постулаты
  • Глава 2: Условия Равновесие
  • Глава 3: Некоторые формальные отношения и примеры систем
  • Глава 4: Обратимые процессы и теорема о максимальной работе
  • Глава 5: Альтернативные составы и Преобразования Лежандра
  • Глава 6.Принцип экстремума в преобразованных представлениях Лежандра
  • Глава 7: Максвелл отношения
  • Глава 8: Устойчивость термодинамических систем
  • Глава 9: Первый порядок Фазовые переходы
  • Глава 10: Критические явления
  • Глава 11. Постулат Нернста
  • Глава 12: Краткое изложение принципов для общих систем
  • Глава 13: Свойства материалов
  • Глава 14: Необратимая термодинамика
• Часть II: Статистическая механика
  • Глава 15: Статистическая механика в представлении энтропии
  • Глава 16: Канонический формализм; Статистическая механика в представлении Гельмгольца
  • Глава 17: Энтропия и беспорядок; Обобщенные канонические формулировки
  • Глава 18. Квантовые жидкости
  • Глава 19: Колебания
  • Глава 20: Вариационные свойства, разложения по возмущениям и Теория среднего поля
• Часть III: Основы
  • Глава 21: Постлюдия: симметрия и концептуальные основы термостатистики
• Приложение A. Некоторые отношения, включающие частные производные
• Приложение B: Магнитные системы
• Общие ссылки
• Индекс

Прием

Роберт Б. Гриффитс, специалист по термодинамике и статистической механике Университет Карнеги Меллон, прокомментировал, что оба издания этой книги ясно и лаконично представляют основу термодинамики в первых восьми главах. На момент написания (1987 г.) Гриффитс знал о книгах, объясняющих принципы термодинамики, но у Каллена был лучший изложение материала. Он считал, что Каллен предложил педагогический, хотя и резкий, подход к этой теме. Его книга начинается в абстрактной манере, предполагая существование и свойства энтропии и выводя последствия для различных представляющих интерес процессов, а не с помощью тепловых двигателей и термодинамических циклов или статистической механики и Формула энтропии Больцмана ${\displaystyle S=k\ln \Omega }$. Однако он утверждал, что лечение Калленом критические явления (Глава 10) содержит некоторые технические недостатки. Каллен считал, что классический анализ сломался. Но Гриффитс писал, что проблема заключается не в нарушении термодинамики, а в Тейлор-расширение термодинамических величин, и что точные выражения функций, входящих в фундаментальное соотношение, должны определяться статистической механикой и экспериментами, а не термодинамикой. Тем не менее, Гриффитс по-прежнему считал эту книгу отличным источником для изучения основ термодинамики.^[2]

По словам Л. Скотт, изучавший статистическую механику и биофизику в Государственный университет Оклахомы, Термодинамика и введение в термостатистику - популярный учебник, который начинается с некоторых основных постулатов, основанных на интуитивных классических, эмпирических и макроскопических аргументах. Он обнаружил, что примечательным является то, что вся конструкция классической термодинамики следует из всего лишь нескольких основных предположений. Однако Скотт предпочел обсуждение температуры в Тепло и термодинамика к Марк В. Земанский и Ричард Х. Диттман, потому что он основан на термометрия и заставляет учащихся размышлять об эмпирической основе концепции температуры, оставляя в стороне молекулярную основу высокая температура. Он утверждал, что такой подход позволяет лучше понять значение температуры и ее статистико-механическую основу, с которой студенты столкнутся позже. Напротив, в книге Каллена температура не упоминается до главы 2, где Каллен определяет температуру как обратную величину производной от энтропия относительно внутренняя энергия затем показывает, используя постулаты, что это определение согласуется с нашей интуицией. Пока Земанский и Диттман покрывают первый закон термодинамики эмпирически Каллен просто предполагает существование функции внутренней энергии, которую вызывает консервативный природа межатомных сил. Тогда как Земанский и Диттман относились к второй закон термодинамики используя тепловые двигатели и просто укажите Клаузиус и Формулировки Кельвина из нее, в книге Каллена, второй закон содержится в постулатах. Скотт не был уверен, какой подход более понятен для студентов. В общем, Земанский и Диттман использовали эмпирический подход, а Каллена - дедуктивный. Скотт считает, что книга Земанского и Диттмана больше подходит для начинающих студентов, а книга Каллена больше подходит для продвинутого курса или в качестве справочника.^[3]

Редакции

• Каллен, Герберт Б. (1960). Термодинамика: введение в физические теории равновесной термостатики и необратимой термодинамики (1-е изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. OCLC  630395039.^[4][5]
• Каллен, Герберт Б. (1985). Термодинамика и введение в термостатистику (2-е изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. ISBN  0-471-86256-8. OCLC  1109708066.

Смотрите также

• Список учебников по термодинамике и статистической механике

Рекомендации

1. Каллен, Герберт (1985). "Предисловие". Термодинамика и введение в термостатистику. Джон Вили и сыновья. ISBN  0-471-86256-8.
2. Гриффитс, Роберт Б. (сентябрь 1987 г.). «Термодинамика и введение в термостатистику». Американский журнал физики. 55 (5): 860–1. Bibcode:1987AmJPh..55..860C. Дои:10.1119/1.14986.
3. Скотт, Л.С. (февраль 1998 г.). «Термодинамика и введение в термостатистику, 2-е изд.». Американский журнал физики. 66 (2): 164–7. Bibcode:1998AmJPh..66..164C. Дои:10.1119/1.19071.
4. Кестин, Дж. (1960-09-01). Журнал прикладной механики. 27 (3): 599–600. Дои:10.1115/1.3644060. ISSN  0021-8936.
5. Бриджмен, П. У. (октябрь 1960 г.). Американский журнал физики. 28 (7): 684. Bibcode:1960AmJPh..28..684C. Дои:10.1119/1.1935945. ISSN  0002-9505.