温度、气压、内能、热量、熵等宏观物理量和组成物质的微观分子原子有密切关系，系统的能量、过程的方向满足一定的规律。本书从热学最基础的概念出发，从微观和宏观两方面讲述热学基本原理和定律。本书共分七章，主要包括分子动理论、气体系统的状态和气体的性质、热力学第一定律、热力学第二定律、固体和液体的性质、相变、热传递与热膨胀等基础知识。本书注重基本概念与原理的讲述和理解，穿插了与热学相关的小故事和科技进展，选用了近年来全国中学生物理竞赛、高校自主招生和强基计划题，以及重点高校科学营试题，可读性强，概念清晰。本书可作为热学零基础的高中生（尤其是为备考竞赛和强基计划打基础的学生）热学学习的参考书，也可作为本科生的教材。

宋峰，南开大学物理科学学院教授、博士生导师，原副院长。主要从事稀土掺杂光学材料（玻璃、粉末、纳米微晶等）的制备、表征、发光与激光方面的研究工作，研究方向包括固体激光技术及其应用、发光与光谱技术、光纤技术、纳米结构增强发光等，主持科研课题约30项。发表论文100多篇，他引2000余次，授权专利10余项，曾获宝钢优秀教师奖、军队科技进步奖一等奖、天津市自然科学奖二等奖、国家教学成果奖二等奖两次。现（曾）任《大学物理》副主编、《清洗世界》编委、《光电技术应用》编委、《激光杂志》编委、美国光学学会期刊Applied Optics编委（2010-2016年），以及教育部高等学校物理基础课程教学指导委员会委员（2006年至今）、全国中学生物理竞赛委员会常委（2011一2020年）、物理奥林匹克中国国家队总教练兼领队（2012一2018年）、国际青年物理竞赛（IYPT）独立裁判（2008年至今）、中国大学生物理学术竞赛（CUPT）裁判长（2010年至今）。兼任中国光学学会光电专业委员会常务理事，天津市激光技术学会副理事长（2012-2020年），天津市物理学会常务理事兼秘书长，“固体激光技术”国家级重点实验室学术委员会委员。入选教育部“优秀青年教师资助计划”、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、天津市131人才第一层次及创新团队负责人。

序
前言
第1章 分子动理论
1.1 物质基本结构和物态
1.1.1 物质的基本结构
1.1.2 物质的状态和特点
1.1.3 热力学系统
1.2 气体分子的数量级
1.2.1 阿伏伽德罗定律
1.2.2 气体分子的特征参数
1.3 布朗运动
1.3.1 现象
1.3.2 定性解释
1.3.3 定量解释
1.4 气体分子间的作用力 理想气体
1.4.1 分子之间的作用力
1.4.2 分子间的势能与几种模型
1.4.3 理想气体模型
1.5 分子运动的速率分布
1.5.1 分子按速率的分布
1.5.2 速率分布函数
1.5.3 三种速率
1.6 分子间的碰撞 平均自由程
1.6.1 分子碰撞截面
1.6.2 平均自由程 碰撞频率
1.7 能量均分定理 分子热运动的动能与势能
1.7.1 能量均分定理
1.7.2 分子热运动的动能和势能
1.7.3 内能
1.8 压强与温度的微观解释
1.8.1 单位时间内碰在单位面积上的平均分子数
1.8.2 计算气体压强的简单模型
1.8.3 压强与温度的微观意义
习题
第2章 气体系统的状态和气体的性质
2.1 热力学系统与环境
2.1.1 系统的分类
2.1.2 热力学系统的宏观参量
2.1.3 广延量和强度量
2.2 系统的平衡态与稳定态
2.2.1 系统的平衡态与非平衡态
2.2.2 平衡态与稳定态
2.3 压强
2.3.1 液体的压强
2.3.2 气体的压强
2.4 热力学第零定律 温度
2.4.1 热接触与热平衡
2.4.2 热平衡定律—热力学第零定律
2.4.3 温度的定义
2.5 温标
2.5.1 经验温标
*2.5.2 热力学温标
*2.5.3 国际实用温标
2.6 理想气体的实验定律
2.6.1 玻意耳定律
2.6.2 盖吕萨克定律
2.6.3 查理定律
2.7 理想气体的状态方程
2.7.1 理想气体状态方程的数学表达式
2.7.2 普适气体常量与玻尔兹曼常量
2.7.3 理想气体状态方程的其他形式以及各参量之间的关系
2.7.4 理想气体状态方程的应用
2.7.5 多系统时的状态方程
2.8 混合理想气体的状态方程
2.8.1 道尔顿分压定律
2.8.2 体积百分比
2.8.3 混合理想气体的状态方程
*2.9 实际气体的状态方程
习题
第3章 热力学第一定律
3.1 热力学过程
3.1.1 热力学过程的概念
3.1.2 非静态过程
3.1.3 准静态过程
3.1.4 四种特殊的准静态过程
3.1.5 泊松公式
3.1.6 多方过程与非多方过程
3.1.7 热力学过程中的温度变化
3.2 热力学过程中的体积功
3.2.1 体积功的概念
3.2.2 几种特殊热力学过程的功
3.3 热力学系统的内能
3.3.1 分子动理论中内能的定义
3.3.2 焦耳定律 理想气体的定义
3.3.3 理想气体的内能及内能变化
3.4 热力学过程的热量
3.4.1 热量的本质
*3.4.2 焦耳的贡献
3.4.3 热、功和内能的转化
3.4.4 过程量与状态量
3.5 热力学第一定律
*3.5.1 历史溯源
3.5.2 热力学第一定律的表述形式
3.5.3 热力学第一定律的数学表达式
3.5.4 举例
*3.5.5 第一类永动机
3.6 热容
3.6.1 热容的定义
3.6.2 等容过程的热容
3.6.3 焓 等压过程的热容量
3.6.4 等容热容与等压热容的关系
3.7 热力学第一定律的应用
3.7.1 四种特殊热力学过程的定性分析
3.7.2 四种特殊热力学过程的定量分析
3.8 循环过程
3.8.1 正循环与热机
3.8.2 逆循环
*3.8.3 蒸汽机简介
*3.8.4 内燃机
习题
第4章 热力学第二定律
4.1 自然过程的方向
4.1.1 理想气体的绝热自由膨胀
4.1.2 自然过程的方向
4.2 可逆过程与不可逆过程
4.2.1 可逆过程
4.2.2 自然界的实际过程都是不可逆的
4.2.3 可逆过程和准静态过程
4.3 热力学第二定律的两种文字表述
4.3.1 克劳修斯表述
4.3.2 开尔文表述
*4.3.3 第二类永动机
4.3.4 两种表述的关系
4.3.5 各种不可逆过程是互相关联的
4.4 卡诺定理热力学温标
4.4.1 卡诺定理
4.4.2 热力学温标
4.4.3 热力学第三定律 负温度
4.4.4 关于各种温标的小结
4.5 热力学概率
4.5.1 热现象的微观解释
4.5.2 宏观量是相应微观量的统计平均值
4.5.3 微观配容与宏观分布
4.5.4 宏观分布和微观配容数的计算
4.5.5 等概率原理
4.5.6 热力学概率
4.5.7 自发过程中的热力学概率总是增大的
4.6 熵 熵增原理
4.6.1 玻尔兹曼关系
4.6.2 熵的物理意义
*4.6.3 信息熵
4.6.4 熵增原理
4.7 热力学第二定律的数学表达式
4.7.1 热力学第二定律的数学表达式
*4.7.2 熵差的计算
习题
第5章 固体和液