Рейф Ф. Статистическая физика (Рейф Ф. Статистическая физика.djvu)

Ф.Реиф СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА Книга представляет собой пятый том курса обшей физики, созданного преподавателями Калифорнийского университета в Беркли. Особенность книти в том, что вопросы статистической физики, кинетики и термодинамики рассмотрены в конце курса, а не после механики, как обычно. Это делает изложение более строгим, интересным и наглядным, позволяет оперировать с разными простыми системами, как, например, идеальный газ и система нескольких спинов в магнитном поле. В книге приводится большое количество примеров и задач. Содержание Предисловие общего редакторарусского перевода Предисловие редактора перевода Ч тома Из предисловия к Берклеевскому курсу физики Из предисловия к У тому Указания для преподавателей и студентов Глава 1.

Характерные особенностя макроскопическях систем 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 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 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 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 5 6 7 9 11 15 64 102 142 184 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 б.

Каноническое распределение в классическом приближении 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 термодяпамическое взаимодействие 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 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 П.1. Распределение Гаусса (321). П. 2. Распределение Пуассона (325). П.З. Величина флуктуации энергии (328). П.

4. Столкновения молекул и давление газа (330). Математические замечания М.1. Обозначения суммирования (333). М.2. Сумма геометрического ряда (333). М.З. Производная от 1п л! для больших и (334). М.4. Значение 1и л1 для болыпих л (335). М.5. Неравенство 1п х < х -1 (336). М.б. Вычисление интеграла ~ е ' сй (336). М.7. Вычисление 212 250 321 333 2 интеграла типа ~ е х"сй (338). М. 8.

Математические символы 0 (338). Дополнительные задачи Некоторые физические константы Ответы на задачи 339 342 343 Дополнительная литература Предметный указатель 346 348 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 Лдиабатическое взаимодействие 134, —, зависимость от давления 303— 138 308 — 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 в 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 †1 Гаусса распределение 321 — 325, 338 — адиабатическое 134 Гейзенбергапринцип — бесконечно малое 136 неопределенности 213 Гельмгольцасвободная энергия 177 Гиббса свободная энергия 272, 287 Градус Кельвина 186, 344 Давление 50 †идеально газа 50 — 52, 170 †1, 330 †3 — смеси идеальных газов 177 — электромагнитного излучения 178 Давления тензор 299 Двигатель 283 — 286 —, его к.

п. д. 285 — - идеальный 283 Де Бройля длина волны 106 Джоуль (единица) 187, 344 Дисперсия 84, 85 —, ее вычисление 98 — суммы независимых переменных 87 Диффузии уравнение 311 Диффузия 310 — в разреженном газе 311 — как случайное блуждание 313 Доплеровское расширение 247 Доступные состояния 110 Дробовой эффект 100 Дьюара сосуд 191 Дюлонга и Пти закон 240 Жидкость 59, 195, 278 Заряд элементарный 344 Идеальный газ 18, 174 (см.

также Газ) Изолированная система 49, 112, 138 Калориметрия 157 Калория 136, 201, 344 Канонический ансамбль 160 Каноническое распределение 160, 174 — — в классическом приближении 217, 218 Карно цикл 292 Квазистатический процесс 119, 195, 205 — — адиабатический 255 — — при бесконечно малом изменении состояния 257, 258 Квантовое число 103 Квантовые состояния 103 — — для системы спинов 104 — — — частиц в ящике 106 — 109 Кельвина градус 344 — температурная шкала 186, 187 Кипения точка 189 Классическое приближение 212 — 219 — —, критерии - применимости 212 — 214 — —, — — для газа 227 — —, — — — твердого тела 241 Клаузиуса — Клапейрона уравнение 278 Коллективный процесс 59 Конфигурация 19 К.

п. д, двигателя 286 Критическая точка 278 Кюри закон 164 Лиувилля теорема 1! 4 Магнетон 344 Магнитная восприимчивость 151, 163 Макромолекулы 245 Макроскопическая бесконечно малая 93, 94, 111 Макросостояние 25„61, 134 Максвелла распределение 219 — 228 — — компонент скоростей 223 — 225 — — скоростей 220 — 222 — —, экспериментальное подтверждение 230 — 233 Манометр 50 Метастабильное равновесие 270 Микросостояние 25, 61, 137 Молекулярные пучки 229 — 234 Молекулярный вес 53 Моль 53, 344 Молярная теплоемкость 206 Намагниченность 163 Необратимость 31 — 73 —, иллюстрация с помощью ЭВМ 33 — 37 Некоррелированные события 72 Необратимые процессы 61, 130, 138 Неопределенности принцип 213 Низких температур физика 188 — 192 Обобщенная сила 253, 287 Обратимый процесс 138 Обращенный во времени процесс 31 Ограничение 127, 138 Ома закон 314 Осмос 63 Основное состояние 103 Пар 274 Пара давление 279, 289 — —, зависимость от температуры 280 Парамагнетизм 161 — 165 Параметрвнешний 111,138 †интенсивн 204 †2 — макроскопический 41 — термометрический 39, 61, 149, 173 †экстенсивн 204 †2 Переходные множители для единиц 344 Плавление 274 Плавления точка 189 Планка постоянная 344 Плотность состояний 122 Поляризация спинов 177, 206 Постулаты 113 — 119 — равной априорной вероятности 117 — статистической механики 115— 117 Потока плотность 30$ Протона масса .покоя 344 Процесс квазистатический 119, 193,205 — коллективный 59 — необратимый 61, 130, 138 — обратимый 138 Пружины постоянная 238 Пуаз 301 Пуазейля формула 320 Пуассона распределение 325 — 327, 339 Работа 135, 138 —, ее измерение 193 — механическая 194 — электрическая 194 Равновесие 26, 61, 138 —, его общие свойства 41, 42 —, приближение к нему 29 — 31 —, флуктуации 18 — 27 Равновесия условия 115 — — для изолированной системы 269 — — — любых взаимодействий 255 — 257 — — — системы в контакте с резервуаром 270 — — между фазами 274 — — при тепловом взаимодействии 142 †1 Равномерного распределения энергии теорема 234 — 238 Разреженный газ 18, 294, 295 Рассеяния поперечное сечение 55, 296, 316 Релаксации время 27, 61, 118 Самодиффузия 310 Сверхпроводимость 192 Сверхтекучесть жидкого гелия 192 Свет, скорость в вакууме 344 Свободная энергия по Гельмгольцу 177, 289 — — — Гиббсу 273, 287 Свободного пробега время 295, 316 — — длина 55 61 295 316 Сжимаемость 242 Скорости селектор 231 Скорость молекул 54 — — наиболее вероятная 226 — —, распределение 223 — 225 — — средняя квадратичная 226 Скрытая теплота 278, 287 Случай 66, 97 Случайность 19, 20 —, ее статистическое измерение 130, 131 Спинов система 38» 39 — —, расчет намагниченности 161— 165 Среднее значение 97 — —, вычисление 86 — 92 — — для ансамбля 81, 82 Среднее значение, определение 81, 82, 97 — — по времени 26 — — произведения 84 — — суммы 82 Стандартное отклонение 85, 97 Статистическая механика 267 — независимость 72, 97 — сумма 167, 178 — термодинамика 267 Статистическое описание 64 — 71 — — системы 64 — 66, 128 — соотношение термодинамики 267 Степени свободы 109, 138, 215 Стирлинга формула 335 Сублимация 274 Суммирования обозначения 332 Твердое тело 59 Температура 48, 49, 61, 149 — 155, 173 — абсолютная 147, 174 — —, измерение 152, 184, 187 — —, определение 151 Тепло 45 — 50, 61, 133, 138 —, его измерение 197 — 199 —, плотность потока 306 —, связь с абсолютной температурой 155 Тепловое взаимодействие 45 — 48, 61, 132, 133, 138 Тепловой насос 291 — резервуар 157, 174 Теплоемкость 199 — 202 — идеального газа202 — по квантовой механике 248, 249 — твердого тела 238 — 240 —, температурная зависимость при Т->О 203 Теплоизоляция 133, 134 Теплопроводность 60, 306 — 310, 317 — разреженного газа 306 — 310 Термодинамика 257 Термодинамики закон второй 266 — — нулевой 150, 265 — — первый 265 — — третий 190, 266 Термометр 49, 61, 150, 173 Тройная точка 186, 205, 278 Ультрацентри фуга 245 Уравнение состояния 173, 174 — — идеального газа 173, 332 Фазовогоравновесия кривая 276, 288 Фазовое пространство 214- — 216, 244 Фазовые переходы 59 Фазы 59, 274, 287 —, равновесие между ними 274 — 280 Факториал числа 76 — —, приближенное значение 334 Факториал числа, приближенное значение производной 383 Фаренгейта температурная шкала 188 Физические константы 344 Флуктуации 18 — 26, 268 — 273 — большой величины 27 —, вычисление при помощи ЭВМ 22 — 24 — крутильного маятника 43 — магнитного момента 87 — плотности идеального газа 90 — 94 — разности потенциалов 44 —, физические примеры 42 — 44 — энергии 328 — 330 Фундаментальное термодинамичес кое соотношение 259 Химический потенциал 290 Химическое равновесие 58 Холод 48 †, связь с абсолютной температурой 155 Холодильник 291 Цельсия температурная шкала 188, 344 Циклический процесс 207 Число состояний 122 — —, зависимость от внешних параметров 250 — 254 — —, общие свойства 123 — 126 — — системы спинов 141 — — частиц в ящике 124 Число состояний, численные оценки 140, 141 ?Поттки аномалия 209 Шум 44 Электрическая проводимость 314, 317 ††разрежен газа 315 Электрона масса покоя 344 Электрон-вольт (эв) 188, 344 Энергии уровни 104 — — вырожденные 103 — — для системы спинов 104 — — — частиц в ящике 106, 107 Энергия внутренняя 138 — —, ее измерение 196 — —, — флуктуации 328 — 330 — полная 138 Энтальпия 208 Энтропии принцип компенсации 282 Энтропия 147, 202 — 204 —, ее зависимость от температуры при Т->О 190 —, — — — энергии 153, 189 —, — изменение в квазистатическом адиабатическом процессе 255 —, — — — — процессе 254 —, — измерение 202 — идеального газа 261 — и поглощенное тепло 156, 157 †, связанная с ядерными спинами 190 Эффузия 229, 244 Ядерный магнетон 344 ПРЕДИСЛОВИЕ ОБЩЕГО РЕДАКТОРА РУССКОГО ПЕРЕВОДА Мы являемся свидетелями возникновения новых отраслей физики и все более глубокого проникновения ее во все области современной науки и техники.