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《统计力学——理论化学用书》
作者:陈敏伯
科学出版社2012年5月出版

内  容  简  介:
  本书是为理论化学、物理化学专业的教师、科研人员、研究生,或者想要熟悉理论的实验物理化学家们写的统计力学;也包括对分子模拟、材料模拟中的统计力学原理感兴趣的读者。
  众所周知,统计力学与量子力学构成了整个物质理论的两大部分,因此也是理论化学的两大组成部分。本书在比较严格的理论框架下,系统介绍统计力学。全书共16章:经典动力学、量子动力学、系综原理、系综原理在若干化学问题上的应用、相关函数、连续介质力学、非平衡热力学、涨落理论、概率论方法、动理学描述与Boltzmann方程、Brown运动,Langevin方程及Fokker-Planck方程、线性响应理论、Zwanzig-Mori投影算符理论、密度泛函理论。本书备有附录介绍多个数学工具,以方便阅读。
  本书可作为高等院校、研究所化学、物理、材料科学、生命科学等有关专业领域教师、科研人员的参考书,和研究生教材。

序                                                        徐光宪        vii-viii
绪言                                                        ix-xii
第1章  引言                                                                                       1-30
   1.1  宏观量的统计性质
   1.2  基本概念
   1.3  统计力学中体系力学描述的三种不同层次
第2章  经典动力学
   2.1  Lagrange函数
   2.2  最小作用量原理和Lagrange方程
   2.3  Hamilton正则方程
   2.4  最小作用量原理与Hamilton正则方程
   2.5  概率分布函数、Liouville方程
      2.5.1  经典力学中的纯态与混合态
      2.5.2  系综、系综平均
      2.5.3  概率分布函数
      2.5.4  Liouville方程
   2.6  经典Liouville算符、力学量的时间演化
   2.7  经典演化算符、时间反演对称性
   2.8  约化分布函数
   2.9  全同粒子体系力学量的平均值
   2.10  Bogoliubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon级联方程
   参考文献
第3章  平衡态系综原理                                        31-54
   3.1  微正则系综
      3.1.1  等概率原理和微正则系综
      3.1.2  Poincaré回归定理
      3.1.3  等概率原理和最大熵原理
   3.2  正则系综
      3.2.1  正则系综的最可几分布
      3.2.2  正则系综中的热力学关系
   3.3  巨正则系综
      3.3.1  单组分GCE的最可几分布
      3.3.2  多组分GCE的最可几分布
      3.3.3  多组分巨正则系综与热力学的关系
      3.3.4  Lagrange待定乘子 值的确定
      3.3.5  Lagrange待定乘子 值的确定
      3.3.6  巨正则系综的公式小结
   3.4  等温等压系综
      3.4.1   体系的配分函数
      3.4.2   常数 、 的确定
      3.4.3   等温等压系综的热力学关系
   3.5  平衡态系综理论的小结
   参考文献
第4章  近独立子体系的统计热力学                                         55-104
   4.1  独立子体系和近独立子体系
   4.2  粒子的配分函数
      4.2.1  分子骨架的运动状态、简单体系的量子力学解
      4.2.2  粒子配分函数的析因子性质
      4.2.3  粒子平动、振动、转动的配分函数
      4.2.4  Bose子、Fermi子和Boltzmann子
   4.3  粒子配分函数的经典表述
      4.3.1  三维平动子配分函数的经典表述
      4.3.2  刚性转子配分函数的经典表述
      4.3.3  一维简谐振子配分函数的经典表述
   4.4  平动子体系的分布函数
   4.5  理想气体的热力学量
   4.6  晶体的定容热容、Einstein模型与Debye模型
      4.6.1  单原子晶体的Einstein模型
      4.6.2  晶体热容的Debye模型
      4.6.3 热力学第三定律的统计力学基础
   4.7  双原子分子的运动成分及其对称性
   4.8  能量均分定律、双原子分子气体的热容
   4.9  多原子分子运动的配分函数
      4.9.1  多原子分子的简正振动
      4.9.2  多原子分子的转动惯量
      4.9.3  多原子分子的能量
      4.9.4  多原子分子的配分函数
      4.9.5   个简谐振子组成的独立子体系
   4.10  多原子分子气体的分布函数
   4.11  化学平衡的统计理论
      4.11.1  低压气相化学反应
      4.11.2  气-固相的升华平衡
   4.12  反应速度理论中的统计理论
      4.12.1  Eyring的过渡态理论
      4.12.2  RRK理论
      4.12.3  RRKM理论
   参考文献
第5章  平衡态系综原理在化学中的应用                                103-124
   5.1  固体的状态方程
   5.2  外磁场中的气体
   5.3  气固吸附
      5.3.1  气固单分子层吸附
      5.3.2  气固多分子层吸附
   5.4  吸附竞争
   5.5  非理想气体
      5.5.1  非理想气体的virial展开
      5.5.2  van de Waals气体的virial展开
      5.5.3  非理想气体的巨正则系综理论
      5.5.4  集团展开
   参考文献
第6章  相关函数                                                 125-138
   6.1  空间相关函数
      6.1.1  位置的几率密度、动量的几率密度
      6.1.2  数密度及其涨落的空间相关函数
   6.2  正则系综中的空间相关函数
      6.2.1  约化分布函数
      6.2.2  径向分布函数
      6.2.3  直接相关函数和Ornstein-Zernike方程
   6.3  时间相关函数
      6.3.1  非平衡定态时的时间相关函数
      6.3.2  平衡态时间自相关函数的性质
   参考文献
第7章  量子动力学                                                    139-162
   7.1  Hilbert空间中的量子动力学
      7.1.1  含时与不含时的Hamilton量
      7.1.2  纯态及其时间演化
      7.1.3  混合态、密度算符及其时间演化
      7.1.4  熵算符
      7.1.5  约化密度算符
   7.2  Liouville空间中的量子动力学
      7.2.1  量子Liouville算符
      7.2.2  二能级体系、Liouville空间
      7.2.3  Liouville空间中的时间演化
   7.3  有限温度时的量子统计力学
      7.3.1  正则系综
      7.3.2  正则系综的Helmholtz自由能极小原理
      7.3.3  巨正则系综
      7.3.4  巨正则系综的巨势极小原理
   参考文献
第8章  连续介质力学                                        163-192
   8.1   基本概念
      8.1.1  压强张量和应力张量
      8.1.2  应变张量
      8.1.3  广义Hooke定律
      8.1.4  形变能
      8.1.5  各向同性介质的形变能
      8.1.6  各向同性介质的应力张量
   8.2   流体力学
      8.2.1   流体的运动方程
      8.2.2   Helmholtz速度分解定理
      8.2.3   实际黏性流体的黏度
      8.2.4   不可压缩流体的运动方程——Cauchy方程
      8.2.5   Stokes流体
      8.2.6   Navier-Stokes方程
      8.2.7   能量耗散率
      8.2.8   Stokes公式
      8.2.9   黏性流体的流动
      8.2.10   毛细管内黏性流体的流动、Poiseuille公式
      8.2.11   流体力学小结
   8.3   连续介质的导热
      8.3.1  Fourier定律
      8.3.2  静止连续介质的导热
   参考文献
第9章  非平衡热力学基础                                                     193-207
   9.1   局域平衡近似
   9.2   不可逆过程中的平衡方程
      9.2.1   连续介质中的质量平衡
      9.2.2   连续介质中的动量平衡
      9.2.3   连续介质中的能量守恒
      9.2.4   局域熵、不可逆过程的熵产生率
   9.3  Onsager关系
   9.4  熵产生极小定理
   参考文献
第10章  涨落理论                                                208-229
   10.1  涨落的基本概念
   10.2  涨落的系综理论
      10.2.1   正则系综中的涨落
      10.2.2   巨正则系综中粒子数和能量的涨落
      10.2.3   平衡态开放体系中的自发涨落、Onsager的涨落回归假设
   10.3  涨落的准热力学理论
      10.3.1  封闭体系热力学量的涨落
      10.3.2  开放体系热力学量的涨落
      10.3.3  临界点附近的涨落
      10.3.4  多变量涨落的准热力学理论
   参考文献
第11章  动理学描述与Boltzmann方程                                230-245
   11.1  Boltzmann方程
      11.1.1  混合稀薄气体
      11.1.2  几种平均速度的定义
      11.1.3  流向量
      11.1.4  Boltzmann方程
   11.2  Enskog方程
      11.2.1  性质 的时间演化
      11.2.2  不变量性质 的Enskog方程
   11.3  Boltzmann的H定理
   11.4  微观变化的可逆性和宏观变化的不可逆性
      11.4.1  Lagrange方程的时间反演可逆性
      11.4.2  Schrödinger方程的时间反演可逆性
      11.4.3  Loschmidt佯谬
      11.4.4  Zermelo佯谬
   参考文献
第12章  概率论方法                                                246-253
   12.1  随机过程
   12.2  联合概率、条件概率、联合条件概率
      12.2.1  联合概率
      12.2.2  条件概率
      12.2.3  联合条件概率
   12.3  Markov过程、Chapman-Kolmogoroff方程
   12.4  主方程
   12.5  Fokker-Planck方程
   12.6  从Fokker-Planck方程到Fick第二定律
   参考文献
第13章  Brown运动,Langevin方程及Fokker-Planck方程                254-273
   13.1  Brown运动和Langevin方程
      13.1.1  无外场Langevin方程
      13.1.2  速度的自时间相关函数
      13.1.3  Brown粒子的均方位移
      13.1.4  唯象规律中的扩散系数
   13.2  从Langevin方程到Fokker-Planck方程
      13.2.1  无外场Langevin方程的Fokker-Planck方程
      13.2.2  过阻尼Langevin方程的Smoluchowski方程
      13.2.3  有外场Langevin方程的Fokker-Planck方程
   13.3  自由Brown运动Fokker-Planck方程的严格解
   参考文献
第14章  线性响应理论                                        274-292
   14.1  静态线性响应
      14.1.1  经典力学中的静态线性响应
      14.1.2  量子力学中的静态线性响应
   14.2  动态线性响应
      14.2.1  经典力学中的动态线性响应
      14.2.2  量子力学中的动态线性响应
      14.2.3  Kubo变换
      14.2.4  复数方法、响应的频率关系
      14.2.5  响应函数的客观属性
      14.2.6  Kramers-Kronig关系式
   14.3  线性响应理论的应用
      14.3.1  离子淌度
      14.3.2  其他输运性质
   参考文献
第15章  Zwanzig-Mori投影算符理论                                293-304
   15.1  Zwanzig动理学方程
      15.1.1  投影算符
      15.1.2  Zwanzig动理学方程的导出
   15.2  广义Langevin方程
      15.2.1  Mori方法
      15.2.2  自时间相关函数
      15.2.3  Volterra方程与连分数
   15.3  应用实例
      15.3.1  电偶极矩对光的吸收
      15.3.2  纯转动光谱
      15.3.3  高聚物的Rouse-Zimm模型
   参考文献
第16章  密度泛函理论                                        305-326
   16.1  多电子体系的密度泛函理论
      16.1.1  Hohenberg-Kohn第一定理
      16.1.2  Hohenberg-Kohn第二定理
      16.1.3  Levy约束搜索法
      16.1.4  基于第一原理的电负性、绝对硬度、Fukui函数
      16.1.5  最大硬度原理
   16.2  介观体系的密度泛函理论
      16.2.1  密度是外场 的泛函
      16.2.2  有限温度的变分原理
   参考文献
附录:                                                                           327
  附录A  赋范线性空间                                        329-333
  附录B  算符代数                                                334-339
  附录C  信息熵表式(2.5.1-3)的证明                                                340-343
  附录D  向量与张量分析                                        344-349
  附录E  最陡下降法近似求解定积分、Stirling公式                                350-351
  附录F  泛函微积分                                                352-359
  附录G  凸函数、Jensen不等式和Gibbs不等式                        360-363
  附录H  Fourier变换、Laplace变换                                364-367
  附录I  概率论的公理化                                        368
  参考文献                                                385-387
索引                                                                                        389-398
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NINTzsyg

新虫 (初入文坛)

2楼2015-12-30 01:57:07
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mbchen

专家顾问 (著名写手)

谢谢您送上的大红花。
我想作为物理化学家,我们的目标是厘清一个把全部物理化学性质联系起来的、自洽的理论框架。
这样的思想其基础是认识到:一个具体“理论”在统计数学上的准确性完全不同于在物理意义上的正确性。我想:目前只有极少数化学家才认识到这一点。而物理学家,如Erico Fermi,在40年代左右就看出来了(见Freeman Dyson在21世纪初的回忆文章)。
愿与您经常切磋问题                                  mbchen
3楼2016-01-19 09:12:31
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qstat

铁虫 (正式写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
送红花一朵
这是物理化学研究生必读的一本书,感谢陈老师!
4楼2017-08-13 10:46:02
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送红花一朵
5楼2017-12-31 06:41:41
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