《波尔物理学讲义》是一部传承经典、融合创新的物理学教材。本书较早版本源自罗伯特·维夏德·波尔在哥廷根大学讲授了30余年的物理学入门课程，后又经克劳斯·吕德斯和罗伯特·奥托·波尔编撰，既保留了波尔物理学注重实验的原始风格，更融入了最新的科学进展和教学技术，通过清晰的表述和丰富的实验演示，让复杂的物理概念变得易于理解，激发读者的探索兴趣。从1930年第一版，到如今第21版（力学，声学，热学）和第24版（电磁学，光学），其独特魅力历久弥新。
本书是其中的热学卷，系统阐述热力学基础及其应用，内容涵盖从基本概念到分子层面解释的广泛主题。全书共分为7章，逐步深入探讨热力学的核心原理、实验方法及实际应用。第1章引入介绍热力学基本概念，强调热力学研究大量粒子的集体行为。第2和3章介绍能量守恒定律以及理想气体、真实气体，以能量守恒为核心，揭示了理想气体与真实气体在热力学行为上的差异。第4章将宏观热现象与微观分子运动关联，介绍了热的分子运动理论。第5章讲述热的输运过程，包括扩散和热传导。第6和7章讲解热力学的核心概念之一熵以及热力学第二定律。
实验是探索自然奥秘的重要途径。本书最大的特色便是大量精心设计的实验。在过去的一百年里，这些实验在哥廷根的讲堂上向学生们演示，而通过本书及附带的大量视频与插图，更多读者将有机会体验到这一过程。波尔物理学是实验为本教学理念的典范，它向我们展示了：通过实验如何向大自然提问，以揭示其奥秘。
在这一版中，我们对文本的格式进行了较大的调整以方便读者阅读。波尔的书现在不仅作为电子书首次出版，而且纸质书以全新的格式出版。这一版的章节、图片和公式的编号符合现代教科书的规范，而在每章的末尾附有相关的习题。
我们也对这一版附带的视频进行了改进。在电子书版本中，点击文中的链接就能直接打开视频观看*。对于最初与哥廷根科教片研究所(Institut fr den Wissenschaftlichen Film)合作制作的所有视频，读者现在可以享受到它们的原始画质和旁白解说。我们对其他视频进行了不同程度的补充，还增加了一些新视频。
与此同时，我们利用这次再版的机会对全部文本进行了严格的检查，对文本和图片进行了一些说明，并增加了几幅插图(第12章和第19章**)。
我们要特别感谢哥廷根大学第一物理研究所的扎姆韦尔(K.Samwer)教授，他为这一版的付梓提供了多方面的帮助和支持。我们也特别感谢该研究所的博伊尔曼(G.Beuermann)、法伊斯特(J.Feist)和马恩(C.Mahn)教授为本书提供的各种帮助。此外，我们要特别感谢柏林自由大学物理教育系的基尔施泰因(J.Kirstein)博士，正是他对视频进行了专业而高效的编辑。我们还要再次感谢柏林自由大学物理系的同仁们，他们提供了工作场地和相关的工作设备，并帮助解决了许多技术难题，特别是与计算机有关的问题。最后，我们衷心感谢施普林格(Springer-Verlag)出版社，特别是施皮尔纳(V.Spillner)博士、马利(M.Maly)女士和萨利奥(B.Saglio)女士，与他们的合作愉快而有趣。
克劳斯·吕德斯(Klaus Lders)
罗伯特·奥托·波尔(Robert Otto Pohl)
2015年7月于柏林和哥廷根
本书较早版本源自罗伯特·维夏德·波尔在哥廷根大学讲授了30余年的物理学入门课程，后又经克劳斯·吕德斯和罗伯特·奥托·波尔编撰，是畅销近百年的经典物理学著作。
罗伯特·维夏德·波尔（Robert Wichard Pohl）：德国物理学家，哥廷根大学教授，被诺贝尔物理学奖得主内维尔·弗朗西斯·莫特称为固体物理学之父。
【编者】
克劳斯·吕德斯（Klaus Lders）：德国实验物理学家，柏林自由大学教授。
罗伯特·奥托·波尔（Robert Otto Pohl）：美国、德国物理学家，康奈尔大学教授，罗伯特·维夏德·波尔之子，曾荣获凝聚态物理领域的重要奖项巴克利奖，是美国国家科学院院士。
【译者】
孙琦：复旦大学副教授，还译有《物理学的历程》《费曼失落的讲义》。
第1章 热力学基本概念1
1.1 预先说明 定义物质的量1
1.2 温度的定义和测量2
1.3 热和热容的定义7
1.4 潜热 11习题15
第2章 热力学第一定律与理想气体状态方程16
2.1 膨胀功和技术功 16
2.2 热力学状态变量 20
2.3 内能U和热力学第一定律21
2.4 状态函数焓H 23
2.5 两种比热：cp和cv25
2.6 理想气体状态方程 绝对温度 29
2.7 气体的分压相加 32
2.8 理想气体量热状态方程 盖-吕萨克节流阀实验34
2.9 理想气体的状态变化 38
2.10 多方过程和绝热过程的应用 测量K=cp/cv 45
2.11 气动发动机和气体压缩机49习题51
第3章 真实气体 52
3.1 真实气体的相变52
3.2 区分液体和气体 56
3.3 真实气体的范德瓦耳斯方程 59
3.4 焦耳-汤姆森节流阀实验62
3.5 低温技术与气体液化 65
3.6 液化技术和气体分离 67
3.7 蒸气压和沸点 三相点 69
3.8 受阻的液固相变 过冷液体 72
3.9 受阻的液气相变 液体的拉伸强度 72
习题75
第4章 热是随机运动76
4.1 分子尺度上的温度 76
4.2 气体分子被反射后产生的反冲力辐射力81
4.3 气体分子的速度分布和平均自由程 83
4.4 分子图像下的摩尔热容 能量均分原理86
4.5 渗透和渗透压 90
4.6 根据气压方程用实验确定玻尔兹曼常量k 97
4.7 统计涨落和粒子数100
4.8 玻尔兹曼分布102
第5章 输运过程：扩散和热传导105
5.1 预先说明105
5.2 扩散与混合105
5.3 菲克第一定律和扩散常量106
5.4 准稳态扩散110
5.5 非稳态扩散112
5.6 对热传导和热传递的一般性考量114
5.7 稳态热传导117
5.8 非稳态热传导118
5.9 气体中的输运过程，这些过程与压强无关 119
5.10 平均自由程的确定 124
5.11 气体中各输运过程的相互关联 126
第6章 状态函数 熵132
6.1 可逆过程132
6.2 不可逆过程134
6.3 利用状态函数熵度量不可逆性137
6.4 分子图像下的熵141
6.5 熵的计算举例143
6.6 应用熵描述封闭系统的可逆状态变化148
6.7 H-S图(莫利尔图)及其应用 超声速气体射流150习题155
第7章 将热转化为功 热力学第二定律156
7.1 热机和热力学第二定律156
7.2 卡诺循环158
7.3 斯特林热机159
7.4 技术热机162
7.5 热泵(制冷机)164
7.6 温度的热力学定义167
7.7 气动机 自由能和束缚能168
7.8 自由能应用举例170
7.9 人体的等温过程173
习题175
习题答案176
索引178
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