本书内容包括：基本概念预定义；热力学第一定律；热力学第二定律和第三定律；气体动理论的基本概念；平衡态统计分布的初级理论；近平衡态输运过程；简单系统。
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热学是一门研究热现象及其本质和规律的学科。所谓热现象，就是与冷和热相关的现象。热学的基本规律包含宏观理论和微观理论两部分。前者是以热力学第零、第一、第二和第三定律为基础的热力学理论，后者是以物质的微观结构为基础的气体动理论（又称分子运动论）。热力学理论建立在无可辩驳的广泛实验基础之上，不涉及物质的具体结构，因而具有普适性，但不能揭示宏观现象背后的微观物理机制，即不能回答“为什么”。气体动理论建立在物质微观模型的具体假设之上，能够回答“为什么”，但不具有宏观理论的普适性。宏观理论与微观理论优势互补，仿佛两个半圆，若要揭示物质世界圆满的自然法则，二者缺一不可。本书的内容即是以热力学理论和气体动理论为主。
热学是一门古老而常新的学科。热学的发展史与人类文明进步史息息相关，最早可追溯到史前时期。人类还在茹毛饮血的时代，就已经掌握了获取火种的方法，学会了使用工具。17世纪，玻意耳发现人类历史上第一个实验“定律”——气体的玻意耳定律。17世纪末到18世纪，人类发明改良了将热和工具结合起来的强大机器——热机，并以此为契机突破性地推动了热学的进展。在此基础上，社会生产效率得到极大提高，第一次工业革命犹如星星之火，迅猛燎原。从此以后，人类社会就开始了日新月异的加速进步。进入21世纪，热学仍然活跃在各个前沿领域，从液氦制冷机到核裂变反应堆，从计算机cPu芯片制造到外太空探索……继续推进人类的福祉和发展。热学的发展史一再验证，热学是一门需要综合运用宏观与微观视角的学科，非如此不能够透过纷繁复杂的热现象抓住其本质。正如黄昆先生所言，“宏微交替，物穷其理”——这种宏微交替的科学思维方式和研究方法，在其他学科中是罕见的。因此，不管是从认识、理解物质世界运行规律并以之为人类造福的角度，还是从培养严格、严谨的科学思维方式的角度，热学都是一门极其重要的学科。
热学是科学的范本。从第一次工业革命，到第二次工业革命，到第三次工业革命，人类社会的发展进步对科学的依赖日益深重。科学是人类认识世界的一种方式。由科学发现所累积起来的知识，是人类迄今为止所获得的最可靠的知识。那么，科学的特征是什么？换言之，科学的目的是什么？科学的精神在于何处？科学的方法包含哪些？这些基本问题都可以在热学这门学科中找到答案。
首先，科学的目的是求真，即寻找和发现客观规律。在此基础上，人类可以运用客观规律理解世界万象背后的本质，也可以利用这些规律为社会谋福利。例如，在热学发展过程中，对于热的本质，19世纪的科学家们一度有错误的认识，认为热来自于“热质”，它是一种神秘的气体，看不见摸不着，但可以穿透固体和液体的缝隙在物质之间交换。对于热的本质的执着探求，让焦耳等在大量实验的基础上打破了热质说的错误理论，从而建立起热力学第一定律，即能量守恒与转化定律（见2。2节）。实践证明，这是具有最广泛普适性的规律，人类从此有了一个非常强大的理论工具，可以用于分析一切物质的一切状态与一切过程。与热力学第一定律一样，热力学的其他基本定律也建立在广泛的实验基础之上，是普适性极强的客观规律。因此爱因斯坦博士曾言，“（经典热力学）是具有普遍内容的、唯一的物理理论。我深信。在其基本概念适用的范围内是绝不会被推翻的”。自这些客观规律被发现以来，科学家与工程师们就一直在运用它们为人类服务，例如内燃机（见2。8节）就是在热力学理论，特别是卡诺热机理论的指引下发明的，有了这个强大的动力心脏之后，才出现了汽车、飞机等现代交通工具。
目录
前言
第1章 基本概念与定义 1
1.1 基本概念 1
1.2 热力学第零定律与温度 5
1.3 理想气体的物态方程 10
1.4 解题技巧 12
思考题 15
习题 16
第2章 热力学第一定律 18
2.1 功 18
2.2 热功当量 21
2.3 热力学第一定律 23
2.4 热容、内能与焓 25
2.5 气体的内能 焦耳实验与焦耳-汤姆孙实验 28
2.6 热力学第一定律对理想气体的应用 31
2.7 循环过程与卡诺循环 42
2.8 内燃机的理想循环* 49
思考题 55
习题 57
第3章 热力学第二定律和第三定律 62
3.1 可逆过程与不可逆过程 62
3.2 热力学第二定律 65
3.3 热力学第二定律的统计意义 68
3.4 卡诺定理 71
3.5 热力学温标 73
3.6 克劳修斯等式和不等式* 75
3.7 熵和熵增原理* 77
3.8 熵和可用能* 79
3.9 熵变的计算* 80
3.10 理想气体的熵* 86
3.11 熵的统计意义* 88
3.12 热力学第三定律* 91
思考题 92
习题 93
第4章 气体动理论的基本概念 98
4.1 物质的微观模型 98
4.2 分子力 101
4.3 理想气体的微观模型 106
4.4 理想气体的压强 107
4.5 温度的微观解释 112
思考题 115
习题 116
第5章 平衡态统计分布的初级理论 118
5.1 统计规律的基本知识 118
5.2 气体分子的麦克斯韦速度分布律 122
5.3 玻尔兹曼密度分布律 139
5.4 能量按自由度均分定理与热容 142
思考题 149
习题 150
第6章 近平衡态输运过程 153
6.1 气体分子的平均自由程 153
6.2 输运过程的宏观规律 160
6.3 输运过程的微观解释 167
6.4 稀薄气体中的输运过程 173
思考题 174
习题 174
第7章 简单系统 177
7.1 物态定理与简单系统 177
7.2 相变与相图 180
7.3 实际气体的微观模型与范氏方程 183
7.4 范氏气体的性质 189
7.5 范氏气体的气液相变* 192
7.6 实际气体的其他物态方程* 194
7.7 固体的性质 197
7.8 液体的性质* 207
思考题 218
习题 219
常用物理学常量表 221
参考书目 222
索引 223
习题答案 226
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