《理論化學用書:統計力學》是為理論化學、物理化學專業的教師、科研人員、研究生，或者想要熟悉理論的實驗物理化學家們，包括對分子模擬、材料模擬中的統計力學原理感興趣的讀者寫的統計力學。 眾所周知，統計力學與量子力學構成了整個物質理論的兩大部分，因此也是理論化學的兩大組成部分。《理論化學用書:統計力學》在比較嚴格的理論框架下，系統介紹統計力學。《理論化學用書:統計力學》共16章，內容涵蓋經典動力學、量子動力學、系綜原理、系綜原理在若干化學問題上的套用、相關函式、連續介質力學、非平衡熱力學、漲落理論、機率論方法、動理學描述與Boltzmann方程、Brown運動、Langevin方程及Fokker-Planck方程、線性回響理論、Zwanzig-Mori投影算符理論、密度泛函理論。並且書後備有附錄介紹多個數學工具，以方便閱讀。 《理論化學用書:統計力學》可作為高等院校、研究所化學、物理、材料科學、生命科學等有關專業領域教師、科研人員的參考書和研究生教材。
基本介紹
- 書名：統計力學:理論化學用書
- 出版社：科學出版社
- 頁數：502頁
- 開本：5
- 定價：89.00
- 作者：陳敏伯
- 出版日期：2012年5月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787030342249
- 品牌：科學出版社
內容簡介,圖書目錄,名人推薦,
內容簡介
《統計力學:理論化學用書》在比較嚴格的理論框架下，系統介紹統計力學。《統計力學:理論化學用書》引入混合態的概念，把我們對自然界認識的起點建立在統計決定論上。並且大量運用變分原理，採取不迴避數學的態度。書後備有附錄介紹多個數學工具，以方便閱讀。《統計力學:理論化學用書》可作為高等院校、研究所化學、物理、材料科學、生命科學等有關專業領域教師、科研人員的參考書和研究生教材。
圖書目錄
序
前言
第1章 引言
1.1 巨觀量的統計性質
1.2 基本概念
1.3 統計力學中體系力學描述的三種不同層次
參考文獻
第2章 經典動力學
2.1 Lagrange函式
2.2 最小作用量原理和Lagrange方程
2.3 Hamilton正則方程
2.4 最小作用量原理與Hamilton正則方程
2.5 機率分布函式、Liouville方程
2.5.1 經典力學中的純態與混合態
2.5.2 系綜、系綜平均
2.5.3 機率分布函式
2.5.4 Liouville方程
2.6 經典Liouville算符、力學量的時間演化
2.7 經典演化算符、時間反演對稱性
2.8 約化分布函式
2.9 全同粒子體系力學量的平均值
2.10 Bogoliubov—Born—Green—Kirkwood—Yvon級聯方程
參考文獻
第3章 平衡態系綜原理
3.1 微正則系綜
3.1.1 等機率原理和微正則系綜
3.1.2 Poincaré回歸定理
3.1.3 等機率原理和最大熵原理
3.2 正則系綜
3.2.1 正則系綜的最可幾分布
3.2.2 正則系綜中的熱力學關係
3.3 巨正則系綜
3.3.1 單組分GCE的最可幾分布
3.3.2 多組分GCE的最可幾分布
3.3.3 多組分巨正則系綜與熱力學的關係
3.3.4 Lagrange待定乘子β的確定
3.3.5 Lagrange待定乘子γ的確定
3.3.6 巨正則系綜的公式小結
3.4 等溫等壓系綜
3.4.1 體系的配分函式
3.4.2 常數β，γ的確定
3.4.3 等溫等壓系綜的熱力學關係
3.5 平衡態系綜理論的小結
參考文獻
第4章 近獨立子體系的統計熱力學
4.1 獨立子體系和近獨立子體系
4.2 粒子的配分函式
4.2.1 分子骨架的運動狀態、簡單體系的量子力學解
4.2.2 分子配分函式的析因子性
4.2.3 粒子平動、振動、轉動的配分函式
4.2.4 Bose子、Fermi子和Boltzmann子
4.3 配分函式的經典表述
4.3.1 三維平動子配分函式的經典表述
4.3.2 剛性轉子配分函式的經典表述
4.3.3 一維簡諧振子配分函式的經典表述
4.4 平動子體系的分布函式
4.5 理想氣體的熱力學量
4.6 晶體的定容熱容、Einstein與Debye模型
4.6.1 單原子晶體的Einstein模型
4.6.2 晶體熱容的Debye模型
4.6.3 熱力學第三定律的統計力學基礎
4.7 雙原子分子的運動成分及其對稱性
4.8 能量均分定律、雙原子分子氣體的熱容
4.9 多原子分子的運動和配分函式
4.9.1 多原子分子的簡正振動
4.9.2 多原子分子的轉動慣量
4.9.3 多原子分子的能量
4.9.4 多原子分子的配分函式
4.9.5 s個簡諧振子組成的獨立子體系
4.10 多原子分子氣體的分布函式
4.11 化學平衡的統計理論
4.11.1 低壓氣相化學反應
4.11.2 氣—固相的升華平衡
4.12 反應速度理論中的統計理論
4.12.1 Eyring的過渡態理論
4.12.2 RRK理論
4.12.3 RRKM理論
參考文獻
第5章 平衡態系綜原理在化學中的套用
5.1 固體的狀態方程
5.2 外磁場中的氣體
5.3 氣固吸附
5.3.1 氣固單分子層吸附
5.3.2 氣固多分子層吸附
5.4 吸附競爭
5.5 非理想氣體
5.5.1 非理想氣體的virial展開
5.5.2 van der Waals氣體的virial展開
5.5.3 非理想氣體的巨正則系綜理論
5.5.4 集團展開
參考文獻
第6章 相關函式
6.1 空間相關函式
6.1.1 位置的機率密度、動量的機率密度
6.1.2 數密度及其漲落的空間相關函式
6.2 正則系綜中的空間相關函式
6.2.1 約化分布函式
6.2.2 徑向分布函式
6.2.3 直接相關函式和Ornstein—Zernike方程
6.3 時間相關函式
6.3.1 非平衡定態時的時間相關函式
6.3.2 平衡態時間自相關函式的性質
6.3.3 時間相關函式的套用
參考文獻
第7章 量子動力學
7.1 Hilbert空間中的量子動力學
7.1.1 含時與不含時的Hamilton量
7.1.2 純態及其時間演化
7.1.3 混合態、密度算符及其時間演化
7.1.4 熵算符
7.1.5 約化密度算符
7.2 Liouville空間中的量子動力學
7.2.1 量子Liouville算符
7.2.2 二能級體系、Liouville空間
7.2.3 Liouville空間中的時間演化
7.3 有限溫度時的量子統計力學
7.3.1 正則系綜
7.3.2 正則系綜的Helmholtz自由能極小原理
7.3.3 巨正則系綜
7.3.4 巨正則系綜的巨勢極小原理
參考文獻
第8章 連續介質力學
8.1 基本概念
8.1.1 壓強張量和應力張量
8.1.2 應變張量
8.1.3 廣義Hooke定律
8.1.4 形變能
8.1.5 各向同性介質的形變能
8.1.6 各向同性介質的應力張量
8.2 流體力學
8.2.1 流體的運動方程
8.2.2 Helmholtz速度分解定理
8.2.3 實際黏性流體的黏度
8.2.4 不可壓縮流體的運動方程—Cauchy方程
8.2.5 Stokes流體
8.2.6 Navier—Stokes方程
8.2.7 能量耗散率
8.2.8 Stokes公式
8.2.9 黏性流體的流動
8.2.10 毛細管內黏性流體的流動、Poiseuille公式
8.2.11 流體力學小結
8.3 連續介質的導熱
8.3.1 Fourier導熱定律
8.3.2 靜止連續介質的導熱
參考文獻
……
第9章 非平衡熱力學基礎
第10章 漲落理論
第11章 動理學描述與Boltzmann方程
第12章 機率論方法
第13章 Brown運動、Langevin方程及Fokker—Planck方程
第14章 線性回響理論
第15章 zwanzig—Mori投影算符理論
第16章 密度泛函理論
附錄A 賦范線性空間
附錄B 算符代數公式（證明略）
附錄C 信息熵表式（2.5.1—3）的證明
附錄D 向量與張量分析
附錄E 最陡下降法近似求解定積分、Stirling近似公式
附錄F 泛函的微積分
附錄G 凸函式、Jensen不等式和Gibbs不等式
附錄H Fourier變換、Laplace變換
附錄I 機率論的公理化
索引
前言
第1章 引言
1.1 巨觀量的統計性質
1.2 基本概念
1.3 統計力學中體系力學描述的三種不同層次
參考文獻
第2章 經典動力學
2.1 Lagrange函式
2.2 最小作用量原理和Lagrange方程
2.3 Hamilton正則方程
2.4 最小作用量原理與Hamilton正則方程
2.5 機率分布函式、Liouville方程
2.5.1 經典力學中的純態與混合態
2.5.2 系綜、系綜平均
2.5.3 機率分布函式
2.5.4 Liouville方程
2.6 經典Liouville算符、力學量的時間演化
2.7 經典演化算符、時間反演對稱性
2.8 約化分布函式
2.9 全同粒子體系力學量的平均值
2.10 Bogoliubov—Born—Green—Kirkwood—Yvon級聯方程
參考文獻
第3章 平衡態系綜原理
3.1 微正則系綜
3.1.1 等機率原理和微正則系綜
3.1.2 Poincaré回歸定理
3.1.3 等機率原理和最大熵原理
3.2 正則系綜
3.2.1 正則系綜的最可幾分布
3.2.2 正則系綜中的熱力學關係
3.3 巨正則系綜
3.3.1 單組分GCE的最可幾分布
3.3.2 多組分GCE的最可幾分布
3.3.3 多組分巨正則系綜與熱力學的關係
3.3.4 Lagrange待定乘子β的確定
3.3.5 Lagrange待定乘子γ的確定
3.3.6 巨正則系綜的公式小結
3.4 等溫等壓系綜
3.4.1 體系的配分函式
3.4.2 常數β，γ的確定
3.4.3 等溫等壓系綜的熱力學關係
3.5 平衡態系綜理論的小結
參考文獻
第4章 近獨立子體系的統計熱力學
4.1 獨立子體系和近獨立子體系
4.2 粒子的配分函式
4.2.1 分子骨架的運動狀態、簡單體系的量子力學解
4.2.2 分子配分函式的析因子性
4.2.3 粒子平動、振動、轉動的配分函式
4.2.4 Bose子、Fermi子和Boltzmann子
4.3 配分函式的經典表述
4.3.1 三維平動子配分函式的經典表述
4.3.2 剛性轉子配分函式的經典表述
4.3.3 一維簡諧振子配分函式的經典表述
4.4 平動子體系的分布函式
4.5 理想氣體的熱力學量
4.6 晶體的定容熱容、Einstein與Debye模型
4.6.1 單原子晶體的Einstein模型
4.6.2 晶體熱容的Debye模型
4.6.3 熱力學第三定律的統計力學基礎
4.7 雙原子分子的運動成分及其對稱性
4.8 能量均分定律、雙原子分子氣體的熱容
4.9 多原子分子的運動和配分函式
4.9.1 多原子分子的簡正振動
4.9.2 多原子分子的轉動慣量
4.9.3 多原子分子的能量
4.9.4 多原子分子的配分函式
4.9.5 s個簡諧振子組成的獨立子體系
4.10 多原子分子氣體的分布函式
4.11 化學平衡的統計理論
4.11.1 低壓氣相化學反應
4.11.2 氣—固相的升華平衡
4.12 反應速度理論中的統計理論
4.12.1 Eyring的過渡態理論
4.12.2 RRK理論
4.12.3 RRKM理論
參考文獻
第5章 平衡態系綜原理在化學中的套用
5.1 固體的狀態方程
5.2 外磁場中的氣體
5.3 氣固吸附
5.3.1 氣固單分子層吸附
5.3.2 氣固多分子層吸附
5.4 吸附競爭
5.5 非理想氣體
5.5.1 非理想氣體的virial展開
5.5.2 van der Waals氣體的virial展開
5.5.3 非理想氣體的巨正則系綜理論
5.5.4 集團展開
參考文獻
第6章 相關函式
6.1 空間相關函式
6.1.1 位置的機率密度、動量的機率密度
6.1.2 數密度及其漲落的空間相關函式
6.2 正則系綜中的空間相關函式
6.2.1 約化分布函式
6.2.2 徑向分布函式
6.2.3 直接相關函式和Ornstein—Zernike方程
6.3 時間相關函式
6.3.1 非平衡定態時的時間相關函式
6.3.2 平衡態時間自相關函式的性質
6.3.3 時間相關函式的套用
參考文獻
第7章 量子動力學
7.1 Hilbert空間中的量子動力學
7.1.1 含時與不含時的Hamilton量
7.1.2 純態及其時間演化
7.1.3 混合態、密度算符及其時間演化
7.1.4 熵算符
7.1.5 約化密度算符
7.2 Liouville空間中的量子動力學
7.2.1 量子Liouville算符
7.2.2 二能級體系、Liouville空間
7.2.3 Liouville空間中的時間演化
7.3 有限溫度時的量子統計力學
7.3.1 正則系綜
7.3.2 正則系綜的Helmholtz自由能極小原理
7.3.3 巨正則系綜
7.3.4 巨正則系綜的巨勢極小原理
參考文獻
第8章 連續介質力學
8.1 基本概念
8.1.1 壓強張量和應力張量
8.1.2 應變張量
8.1.3 廣義Hooke定律
8.1.4 形變能
8.1.5 各向同性介質的形變能
8.1.6 各向同性介質的應力張量
8.2 流體力學
8.2.1 流體的運動方程
8.2.2 Helmholtz速度分解定理
8.2.3 實際黏性流體的黏度
8.2.4 不可壓縮流體的運動方程—Cauchy方程
8.2.5 Stokes流體
8.2.6 Navier—Stokes方程
8.2.7 能量耗散率
8.2.8 Stokes公式
8.2.9 黏性流體的流動
8.2.10 毛細管內黏性流體的流動、Poiseuille公式
8.2.11 流體力學小結
8.3 連續介質的導熱
8.3.1 Fourier導熱定律
8.3.2 靜止連續介質的導熱
參考文獻
……
第9章 非平衡熱力學基礎
第10章 漲落理論
第11章 動理學描述與Boltzmann方程
第12章 機率論方法
第13章 Brown運動、Langevin方程及Fokker—Planck方程
第14章 線性回響理論
第15章 zwanzig—Mori投影算符理論
第16章 密度泛函理論
附錄A 賦范線性空間
附錄B 算符代數公式（證明略）
附錄C 信息熵表式（2.5.1—3）的證明
附錄D 向量與張量分析
附錄E 最陡下降法近似求解定積分、Stirling近似公式
附錄F 泛函的微積分
附錄G 凸函式、Jensen不等式和Gibbs不等式
附錄H Fourier變換、Laplace變換
附錄I 機率論的公理化
索引
名人推薦
“……我國理論化學界量子力學講得較多、較深，統計力學講得較少、較淺，要改變這種不平衡的局面，也要看到量子力學和統計力學的融合是必經之途。要用統計的觀點和系綜的觀點理解量子力學，而統計力學在很多場合也離不開量子觀點……
我認為這本書講述的統計力學具有以下鮮明特點：
（1）該書一開始就立足於機率論即資訊理論的觀點，引入純態與混合態的概念，於是系綜就自然地成為統計力學的基礎……
（2）無論經典還是量子場合，該書都通過在不同的約束條件下的熵極大原理導出不同的系綜理論……
（3）該書為了達到強調物理意義的目的，採取不迴避數學問題的態度……
該書將能較好地滿足我國廣大物理化學研究者、分子模擬和材料模擬研究者對理論的渴求……我預期陳敏伯教授的這本書將有力地推動中國理論化學界中統計力學的學科建設，使新一代理論化學人才得到全面的理論培養！”
——徐光憲，中國科學院院士
我認為這本書講述的統計力學具有以下鮮明特點：
（1）該書一開始就立足於機率論即資訊理論的觀點，引入純態與混合態的概念，於是系綜就自然地成為統計力學的基礎……
（2）無論經典還是量子場合，該書都通過在不同的約束條件下的熵極大原理導出不同的系綜理論……
（3）該書為了達到強調物理意義的目的，採取不迴避數學問題的態度……
該書將能較好地滿足我國廣大物理化學研究者、分子模擬和材料模擬研究者對理論的渴求……我預期陳敏伯教授的這本書將有力地推動中國理論化學界中統計力學的學科建設，使新一代理論化學人才得到全面的理論培養！”
——徐光憲，中國科學院院士
