SCI Библиотека

«Термодинамика» Энрико Ферми — одного из величайших физиков современности — представляет собой исключительно интересно построенный и глубоко оригинальный курс этой науки.

Отличающаяся высокими методическими достоинствами книга хорошо передает творческую индивидуальность Ферми — теоретика, экспериментатора, лектора. Она несомненно привлечет внимание не только специалистов, но и широкого круга лиц, интересующихся физикой.

Предлагаемый вниманию читателей сборник посвящен второму принципу термодинамики в его историческом развитии, причем особенное внимание уделено его статистическому истолкованию.

Так как основная задача сборника заключается в том, чтобы читатель по первоисточникам мог ознакомиться с развитием одного из основных законов современного естествознания и притом сделать это с возможной меньшей затратой труда, мы умышленно в некоторых частях брали не первые оригинальные труды самих основателей второго начала термодинамики, а ими же самими составленные обзоры более позднего периода, которые в смысле изложения отличаются большими достоинствами по сравнению с оригинальными статьями, появлявшимися в текущей журнальной литературе, и изучение которых сопряжено с большими трудностями.

Настоящий сборник посвящен истории кинетической теории материи. Составлен он из отрывков тех основных работ, в которых впервые была установлена кинетическая теория в ее современной форме. Эта область физики в зачаточном виде существовала уже в глубокой древности. Мы встречаемся с основными положениями этой теории уже у Демокрита и Левкиппа две с лишним тысячи лет тому назад.

В нашем сборнике эти зачатки представлены их позднейшим изложением в знаменитой поэме Лукреция: «О природе вещей» (Книга I, стихи 112—141). Далее, на протяжении веков эти мысли почти исчезают. Вновь в значительно более развитой форме они появляются в XVIII в. у Даниила Бернулли и М. В. Ломоносова в 1738 и 1745 гг., но и эти мысли, содержащие уже количественные формулировки, не получили широкого распространения.

Книга содержит простое изложение курса термодинамики и некоторых ее приложений. Отличие настоящей книги от других курсов термодинамики состоит в том, что авторы в некоторой степени отошли от обычного дедуктивного построения курса и начинают с общих сведений о теплоте, необходимых для дальнейшего изложения.

От читателя требуется лишь знакомство с общей физикой и минимальные сведения из математического анализа. Поэтому книга доступна и будет полезна читателям, впервые приступающим к изучению термодинамики.

Построение курса довольно обычное. После изложения первого и второго законов термодинамики (гл. 1, 2) авторы рассматривают условия равновесия, термодинамические потенциалы и преобразования термодинамических переменных (гл. 3—5).

Далее в гл. 6, 7 даны приложения термодинамики к системам с переменной массой и химическому равновесию. В гл. 8 излагается третий закон термодинамики (теорема Нернста). В гл. 9 рассматривается приложение термодинамики к системам во внешнем поле.

Книга снабжена довольно большим числом задач с решениями, которые являются органической частью основного текста.

Предлагаемый конспект составлен по лекциям, читаемым во втором семестре на физическом факультете ЛГУ. Основное его назначение — сэкономить существенную часть времени, уходящего на лекционную запись, что позволит увеличить время на комментарии и обсуждение многих вопросов курса. Это представляется особенно существенным для тех экспериментальных студенческих потоков, на которых курс физики читается в том же объеме, но за половинное время.

Главная цель книги — познакомить студентов прежде всего с основными идеями и методами физики. Особое внимание обращено на разъяснение смысла физических законов и на сознательное применение их.

Несмотря на сравнительно небольшой объем, книга представляет собой серьезное руководство, обеспечивающее подготовку, достаточную для успешного усвоения в дальнейшем теоретической физики и других физических дисциплин.

При подготовке второго издания книга подверглась некоторой переработке. Помимо чисто редакционных изменений, некоторого сокращения отдельных мест, исправления замеченных опечаток, заменены некоторые параграфы первого издания новыми. Из числа наиболее существенных изменений следует упомянуть введение основных идей термодинамики необратимых процессов и ее применение к теории термоэлектрических явлений и краткое изложение применения статистической физики к теории электронного газа в полупроводниках.

При подготовке второго издания к печати мне оказывали большую помощь кандидат физ.-мат. наук Л. Л. Коренблит и ассистент И. В. Даховский, которым выражаю за это свою искреннюю признательность.

В теории фазовых переходов в последнее время широко применяются современные математические методы исследования. Ряд этих методов отражен в книге. В основе лежит формализм, позволяющий изучать непосредственно бесконечные системы статистической механики в пространстве или на решетке.

Последовательное применение этого формализма дает возможность строить фазовые диаграммы решетчатых систем при низких температурах (вторая глава), исследовать отсутствие или наличие спонтанного нарушения непрерывной симметрии (третья глава). В четвертой, последней, главе развивается математический подход к методу ренормгруппы Вилсона — Каданова — Фишера.

Для научных сотрудников, а также студентов старших курсов и аспирантов в области теоретической и математической физики.

Учебное пособие содержит задачи по курсу термодинамики, подобранные в соответствии с программой. Ко всем задачам даны ответы, а к наиболее сложным — подробные решения.

Для второго издания книга подверглась существенной переработке и расширению. Исправлен ряд упущений и неточностей первого издания. В большинство параграфов введены задачи.

Мы сочли нецелесообразным приводить решения задач, как по соображениям, связанным с объемом книги, так и потому, что самостоятельное решение задач приносит значительно больше пользы, нежели усвоение приведенных в книге решений. Поэтому мы дали ответы к большинству задач и лишь к некоторым задачам краткие указания.