Fundamentals of Maxwell's Kinetic Theory of a Simple Monatomic Gas (Pure and applied mathematics, a pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Press Inc.,U.S.

作者:Clifford Truesdell

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1980-03

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780127013503

丛书系列:PURE AND APPLIED MATHEMATICS: A series of Monographs and Textbooks

图书标签:

• Maxwell's kinetic theory
• Statistical mechanics
• Monatomic gases
• Thermodynamics
• Mathematical physics
• Gas theory
• Physics
• Applied mathematics
• Pure mathematics
• Molecular theory

《宏观与微观的对话：气体动力论的深层探索》 本书并非一本关于特定书籍的介绍，而是旨在揭示气体动力论，这一连接微观粒子运动与宏观气体性质的桥梁，其 foundational principles 和 profound implications。我们将深入探究宏观世界中那些我们习以为常的物理现象——如压力、温度、体积之间的关系——是如何源于无数微小粒子永不停歇的碰撞与运动。 第一部分：微观世界的基石——气体分子的运动 我们将从最基本的视角出发，构建一个简化的理想气体模型。在这个模型中，气体由大量极其微小、质量恒定、且在三维空间中随机运动的粒子组成。这些粒子被假设为具有质量但体积可忽略不计的点粒子，它们之间的相互作用仅限于完全弹性的碰撞。 随机运动与速度分布： 气体分子的运动是无规律的、随机的。我们不会预设任何单一的粒子速度，而是引入速度分布的概念。例如，玻尔兹曼速度分布将描述在给定温度下，不同速度范围内的分子所占的比例。这将涉及到麦克斯韦-玻尔兹曼统计的引入，揭示出分子速度并非均一，而是存在一个统计上的分布规律。我们将讨论平均速度、方均根速度以及最概然速度等概念，理解它们与温度的内在联系。 碰撞的本质与频率： 粒子之间的碰撞是气体动力论的核心驱动力。我们将探讨碰撞的类型，特别是弹性碰撞，这意味着碰撞前后动能守恒。碰撞不仅改变了粒子的速度和方向，也是能量和动量传递的关键机制。碰撞频率，即单位时间内粒子与其他粒子发生的碰撞次数，将作为一个重要参数被引入，它直接影响着气体的输运性质，如粘滞性和扩散。 自由程与平均自由程： 在连续的碰撞之间，粒子会沿着直线运动一段距离，这段距离被称为“自由程”。由于碰撞的随机性，自由程也是一个随机变量。我们将推导平均自由程的概念，即粒子在两次连续碰撞之间平均走过的距离。平均自由程不仅取决于粒子的平均速度，也与粒子的尺寸和数密度密切相关。它将成为理解宏观输运现象的关键。 第二部分：连接微观与宏观——气体性质的推导 基于上述微观运动的描述，我们将着手推导宏观气体性质的动力学解释。 压力的起源： 气体的宏观压力，本质上是无数气体分子碰撞到容器壁时动量改变的总和。我们将通过计算单位时间内单位面积上动量的传递率，推导出理想气体的压强公式。这个推导将清晰地展示压力如何从分子的动量和碰撞频率中涌现出来。 温度的微观诠释： 温度，作为宏观热力学量，在动力学理论中被赋予了微观的意义。我们将证明，气体的温度与分子的平均动能直接相关。温度升高意味着分子平均动能增加，运动速度加快，从而导致压强增大或体积膨胀。这一联系是气体动力论最深刻的见解之一。 理想气体状态方程的推导： 通过将压力和温度的微观解释结合起来，我们将推导出著名的理想气体状态方程 $PV = nRT$ 或 $PV = Nk_BT$。这个方程优雅地连接了宏观状态变量——压强（P）、体积（V）、粒子数（N）或摩尔数（n）——以及微观属性——温度（T）和玻尔兹曼常数（$k_B$）。 第三部分：超越理想——真实气体的复杂性 虽然理想气体模型是理解气体动力论的良好起点，但现实世界中的气体往往偏离理想行为。我们将简要探讨真实气体与理想气体的差异，并为进一步的深入研究提供方向。 分子间作用力的影响： 真实气体分子之间存在范德华力等弱相互作用力，包括吸引力和排斥力。这些力会影响分子的运动轨迹和碰撞性质，导致其行为偏离理想气体模型。 分子体积的考虑： 真实气体分子并非点粒子，它们具有有限的体积。这会影响单位体积内的有效自由空间，尤其在高压强下，分子间的平均距离减小，分子体积的影响变得显著。 第四部分：动力学理论的应用与发展 气体动力论的应用远不止于理解理想气体的行为，它为众多物理现象提供了基础。 输运现象： 粘滞性（流体的内摩擦）、扩散（物质的混合）、导热性（能量的传递）等宏观输运现象，都可以通过动力学理论中的碰撞和分子运动来解释。我们将探讨平均自由程、平均碰撞时间以及这些参数如何影响输运系数。 统计力学的桥梁： 气体动力论为统计力学奠定了基础，后者将宏观热力学性质视为大量微观粒子集体行为的统计结果。 本书旨在构建一个严谨且富有洞察力的气体动力论框架，帮助读者理解宏观物理定律如何从微观世界的粒子运动中涌现，为进一步探索更复杂的物理现象和理论打下坚实的基础。它是一场关于“存在”与“运动”之间关系的深刻对话。

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这本书的封面设计给我一种沉静而又充满力量的感觉，正如它的书名——《麦克斯韦简单单原子气体动力学基础》。我被它吸引，是因为它触及了物理学中最基础、也最迷人的领域之一：微观粒子的运动如何决定宏观物质的性质。我迫切地想知道，这本书将如何深入浅出地剖析麦克斯韦理论的精髓。它是否会从最基本的假设出发，一步步构建起分子运动的宏大图景？我非常期待书中对于“分子碰撞”这一核心过程的详细描述，包括碰撞的频率、能量转移等方面。同样，对于“速度分布”的数学表述，我也充满好奇，它究竟是如何揭示出气体分子速度的随机性和统计规律的？这本书作为“纯粹与应用数学”系列的一员，想必在数学推导上有着极高的水准，我希望能从中学习到严谨的数学方法，并将其应用于理解物理现象。同时，我也希望它能适时地提供一些历史背景的介绍，比如麦克斯韦本人在构建这一理论时所面临的挑战和灵感来源，这样可以使阅读体验更加丰富。

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这本书的书名就透着一股“硬核”的气息，让人立刻联想到深奥的物理原理和复杂的数学模型。我之所以会被它吸引，很大程度上是因为我对气体动力学理论一直抱有浓厚的兴趣，尤其是麦克斯韦在其中扮演的关键角色。我知道，理解气体分子如何运动，以及这些微观运动如何宏观地影响气体的宏观性质，是现代物理学的基石之一。我非常好奇这本书将如何系统地梳理和阐述这些概念。它是否会从最基础的假设开始，一步步构建起整个理论框架？我特别关注书中对“平均自由程”、“碰撞频率”、“能量均分定理”等核心概念的讲解是否清晰到位。毕竟，这些是理解气体性质的关键。此外，这本书隶属于“纯粹与应用数学”系列，这意味着它很可能在数学推导上非常详尽，甚至可能包含一些我之前未曾接触过的数学工具。我希望作者能在保持数学严谨性的同时，也能为读者提供足够的物理直觉和解释，让那些对高等数学不太熟悉的读者也能勉强跟上，而不是直接被一堆公式淹没。读一本好书，就像和一位智者对话，我期待这本书能带给我一次这样的体验。

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我通常在选择一本物理学教材时，会特别留意它是否能够有效地连接理论与实际应用。这本书的书名中“简单单原子气体”的限定，让我觉得它可能是在一个相对纯粹的理论框架下进行探讨，但“动力学”和“纯粹与应用数学”的字样又暗示着其背后必然有严谨的数学推导和潜在的应用价值。我非常想知道，作者是如何通过这个相对简单的模型，来阐述麦克斯韦气体动力学理论的核心思想的。它是否会着重于建立麦克斯韦-玻尔兹曼分布的数学形式，然后从这个分布出发，推导出宏观的热力学量，比如压力、温度、内能等？我期待书中能够提供一些具体的例子，展示这些理论是如何被用来解释一些常见的物理现象的，比如气体的扩散、热传导，甚至是简单的声波传播。即使这本书的重点在于理论本身，我也希望它能提供一些关于模型局限性以及如何将其推广到更复杂系统的讨论，这样能够让读者对气体动力学理论有更全面、更深入的理解，而不仅仅是停留在某个特定的模型上。

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拿起这本书，一股严谨的学究气息扑面而来。作为一名对统计物理学有着浓厚兴趣的读者，我一直对麦克斯韦在气体动力学理论中的开创性工作充满了敬意。这本书的书名明确指向了这个核心领域，让我充满了探索的期待。我非常好奇，作者将如何以一种系统化的方式，来呈现气体动力学理论的发展脉络，从最基础的分子运动假说到复杂的统计分布的建立。书中是否会对统计系综、相空间等核心概念进行详尽的阐释？我尤其关注书中对于“速度分布函数”和“能量分布函数”的推导过程。这些函数是理解气体微观状态的关键，它们的数学形式和物理意义的解释，对于把握整个理论体系至关重要。此外，作为一个“纯粹与应用数学”系列的成员，我毫不怀疑这本书在数学上的严谨性。我希望，除了纯粹的数学推导，作者也能在可能的情况下，提供一些直观的解释和类比，帮助读者理解这些抽象的数学概念背后所代表的物理实在。

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这本书的封面设计给我的第一印象就很有学术氛围，那种沉稳的蓝色搭配严谨的字体，瞬间就能让人感受到它背后蕴含的深厚理论功底。拿到手里，纸张的质感也相当不错，厚实而不失光滑，印刷清晰，即使是公式和图表也毫厘毕现，读起来非常舒服，不会有廉价感。光是翻阅目录，就能感受到其结构的严谨性，从基础的分子运动论概念铺陈开来，逐步深入到更复杂的统计力学应用，仿佛在引领读者一步步攀登知识的高峰。我尤其期待书中在讲解过程中，是否能够巧妙地融入一些历史的渊源，比如麦克斯韦本人提出这些理论时的思想脉络，又或者是玻尔兹曼等后续发展者如何将其发扬光大。这种理论与历史的结合，往往能让枯燥的物理概念变得更加生动有趣，也更容易让读者理解其背后的逻辑和意义。当然，作为一本“纯粹与应用数学”系列丛书的一员，我毫不怀疑其在数学推导上的严谨性，但同时也希望，它能在保持科学严谨性的前提下，尽量做到通俗易懂，让非专业背景的读者也能窥探到其中的奥妙，而不是让晦涩的数学符号成为一道难以逾越的鸿沟。

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