Полезная литература к лекциям по термодинамике

Данная подборка литературы ни в коем случае не претендует ни на полноту, ни на простоту, ни на точное соответствие учебному курсу. Основным критерием выбора была доступность книг: большинство из них существуют в электронной форме и входят в так называемую "библиотеку Колхоза", которая пока что доступна тут. В том случае, если возникают какие-то проблемы со скачиванием, обращайтесь: у меня есть электронные версии. В конце небольшое внимание уделено и тем книгам, электронных версий которых пока нет (вернее, нет у меня).

Это работа "того самого" Блоха, который занимался физикой твёрдого тела и сформулировал знаменитую теорему. Книга написана на удивление просто и понятно; она рассчитана на читателя, не очень знакомого с квантовой механикой и строением молекул, поэтому довольно подробно разобраны задачи о вращении и колебаниях молекул, колебаниях в твёрдом теле. Изложение ведётся строго, но без сложной математики; все выкладки даны очень подробно. Думаю, что книга может быть полезна для достижения хорошего понимания основ статистической термодинамики. Приложения даны здесь в качестве примеров: идеальные газы, твёрдые тела, излучение абсолютно чёрного тела, магнетизм газов, теорема вириала; искать здесь информацию по другим вопросам не стоит.

Книга с довольно необычным порядком изложения: первые две главы посвящены феноменологической термодинамике и только с третьей начинается статистика. При этом в первых двух главах встречаются такие неожиданные вопросы как критические точки или адсорбционное уравнение Гиббса; довольно подробно разобрана устойчивость термодинамических равновесий. Таким образом, статистика как бы базируется на феноменологии – по этой причине нормального изложения основ статистической механики здесь нет, зато есть куча приложений. Наиболее привлекательный, на мой взгляд, момент – сжатый и ясный вывод всех сумм по состояниям для идеального газа, что сравнительно редко встречается в физических учебниках. Кое-что написано про квантовые газы... Из внепрограммных вопросов внимания заслуживают подробное рассмотрение фазовых переходов и теории флуктуаций. А вообще, конечно, автор явно тяготеет к жидкостям – им посвящена целая глава, и ещё одна отведена методу Монте-Карло в статистической механике.

Есть и русское издание – тоже 70-х годов. Это один из классических учебников по статистической физике – именно физике, а не механике. Общей идеологией является кинетическая теория Больцмана, H-теорема и прочие страшные для химиков вещи. Короче, читать тут об основах статистической механики интересно, но совершенно непонятно. Самое ценное в книге – аккуратное (и совершенно доступное) изложение распределений Гиббса, теории квантовых идеальных газов, моделей Эйнштейна и Дебая. На мой взгляд, в этой части книга существенно превосходит по простоте изложения такую классику как Ландау-Лифшиц. Ещё очень полезна (хотя выходит за рамки программы) глава, посвящённая реальным газам, – групповое разложение конфигурационного интеграла, вириальное разложение. Ну а дальше начинается цепочка уравнений ББГКИ, теория броуновского движения и, наконец, теория квантовых газов со взаимодействием (последней посвящена добрая половина книги) – в общем, то, что доступно (а уж тем более необходимо) далеко не каждому.

Книга, наиболее близкая по содержанию к программе курса и общему стилю изложения термодинамики необратимых процессов на химфаке. Ещё одно достоинство – простота изложения, характерная для методичек, которые обычно рассчитаны на то, чтобы донести знание до самого что ни на есть тупого студента. Правда, есть у книги и существенный недостаток: формат "вопросов-ответов" не позволяет вести связное, полноценное изложение. В книге можно найти подробные ответы на многие частные вопросы (например, как рассчитать функцию диссипации при том или ином процессе), а вот разобраться по ней с основами довольно сложно.

Физический учебник по феноменологической термодинамике. Пожалуй, лучшая книга по основам термодинамики – редкий случай подробного и строгого изложения всех постулатов. Я бы рекомендовал её как основную литературу для освоения основ феноменологической термодинамики – постулатов, общих методов, а также вопросов устойчивости термодинамического равновесия. Кроме этого, достойна внимания глава про фазовые переходы и, конечно, линейная термодинамика необратимых процессов – редкий случай краткого изложения основных вопросов с позиций феноменологии, а не статистики. В паре с "вопросами-ответами" Агеева учебник Базарова является лучшей литературой по этой части курса. Разделов, посвящённых конкретным типам равновесий (химическим, фазовым) в книге нет, зато есть немало экзотики: термодинамика систем при отрицательных температурах, релятивистская термодинамика, ошибки и заблуждения в термодинамике. В общем, это учебник по фундаментальным основам термодинамики, который по праву считают классическим.

Это один из очень "серьёзных" учебников по статистической механике, который я, как и в случае с книгой Isihara, упоминаю из-за сжатого и доступного изложения распределений Гиббса, термодинамики идеальных газов (как классического, так и квантовых), а также очень неплохого описания основ статистической механики. Балеску придерживается подхода Гиббса, связанного с плотностью вероятности (а не подхода Больцмана, в котором всё начинается с транспортного уравнения), поэтому изложение хорошо согласуется с лекциями. Впрочем, написано всё на довольно высоком (как физически, так и математически) уровне, поэтому местами читать сложновато. Тем не менее, это, на мой взгляд, лучший пример последовательного и строго изложения основ статистической механики. Залезать во второй том с неравновесной статистической механикой активно не рекомендую...

Не очень рекомендую использовать эту книгу... в ней довольно большое внимание уделено основам статистической механики, но ответов на некоторые (вообще говоря, довольно тонкие) вопросы нет. Самое ценное здесь – подробный вывод распределений Гиббса, обсуждение статистического смысла энтропии и II начала термодинамики. Написано не слишком понятно, но если хочется влезть в детали, то Климонтович даёт такую возможность;) Довольно стандартное описание термодинамики идеальных газов и, в общем-то, всё. Из внепрограммного материала заслуживает внимания теория флуктуаций, а залезать в следующие главы я бы не стал... здесь довольно подробно изложена неравновесная статистическая механика, но для того, чтобы охватить основы, надо прочитать пол-книги.

Классический учебник по физхимии, содержащий всё – от квантовой химии и молекулярной спектроскопии до химической кинетики и электрохимии. Термодинамике посвящены две трети первого тома. По идее, здесь можно найти информацию о большинстве вопросов программы, и информация эта будет вполне верной, но, обычно, неполной. Учебник ориентирован на практические приложения и частные вопросы: как рассчитать изменение энергии Гиббса в химической реакции (и что будет означать эта цифра), как построить фазовую диаграмму... В общем, я бы не рекомендовал читать здесь какие-то общие вещи (вроде постулатов феноменологической термодинамики), поскольку изложены они поверхностно, "для химиков". Глава, посвящённая статам, и вовсе не выдерживает никакой критики. Зато есть подробная информация о растворах и фазовых диаграммах. Именно по этим вопросам можно сюда заглядывать.

Один из очень простых физических учебников: никаких сложных выкладок, ясное и чёткое изложение. Основы статистической механики даны не очень строго, зато позволяют составить общее представление об этой науке. Очень хорошо описаны распределения Гиббса и основные приложения – идеальные и реальные газы; из программного нет только теплоёмкости кристаллов. А ещё, как и в других книгах Кубо, есть многочисленные задачи с подробными решениями. Думаю, что этот учебник и книжка Блоха – лучшее для первого, общего ознакомления с материалом.

Кубо был человек разносторонний: редкий случай, когда один и тот же автор создал учебники как по статистической механике, так и по феноменологической термодинамике. Обе книги отличаются простотой и "прикладной" ориентацией: если Базаров подробно обсуждает основные постулаты, затрагивая, например, математическую формулировку II начала через интегрируемость пфаффовой формы, то Кубо даёт общую картину, необходимую для нормальной работы с конкретными задачами. Соответственно, книжка очень напоминает обычные учебники по физхимии, однако выгодно отличается от них аккуратностью формулировок и математической строгостью. На протяжении большей части книги Кубо рассматривает разные общие вопросы, поэтому приложений немного: только химическая термодинамика и правило фаз. Зато много задач с подробными решениями. Как и учебник Базарова, книга Кубо – strongly recommended.

Ну то, что это – Библия, объяснять, наверное, не надо. Ландау с Лифшицем достигли того уровня изложения материала, повторить который, похоже, уже не удастся. Правда, здесь нужно сделать одно важное замечание, основанное на собственном опыте:) Учиться предмету целиком по этому учебнику нельзя: он конспективен настолько же, насколько чёток – слишком мало комментариев, слишком кратко описан каждый вопрос, занимающий в других учебниках десятки страниц. В общем, начинать с Ландау-Лифшица нельзя, зато, составив общее представление о предмете, можно отыскивать здесь лаконичные доказательства и аккуратные формулировки. В принципе, книга очень близка к программе курса термодинамики: в ней есть не только всё необходимое по статистике, но и многие аспекты феноменологической термодинамики: устойчивость, химические равновесия, общие вопросы фазовых равновесий. Однако, повторюсь, книга предназначена для advanced, но не для первоначального чтения. Особенного внимания заслуживают первые две главы, дающие полное представление о физических основах термодинамики. Читать о квантовых идеальных газах здесь не рекомендую (слишком много математики), а вот главы, посвящённые твёрдым телам, растворам, фазовым равновесиям, безусловно заслуживают внимания.

Ещё один общий (и, кстати, довольно необычный) учебник по физхимии. Здесь, как и в случае Краснова, преимущественно рассмотрены частные вопросы (вплоть до того, что в конце каждой главы приведены методики задач практикума), однако обилие математики придаёт изложению ту строгость, которой не хватает большинству других учебников по физхимии. Несмотря на небольшой объём, здесь собрано больше информации чем у Краснова. Думаю, что учебник Никольского – лучший источник информации по приложениям феноменологической термодинамики.

Если кто-то думает, что приложения феноменологической термодинамике это простая подстановка одних формул в другие и обсуждение физического смысла полученных соотношений, то есть смысл почитать Пригожина с Дефаем. Книга хороша тем, что показывает: феноменологическая термодинамика – не только экспериментальная наука; она по-прежнему имеет обширную теоретическую часть, которая довольно сложна как математически, так и по смыслу. Для учёбы книга довольно бесполезна, поскольку вся она построена "от химии": в том смысле, что в большинстве задач оперирует не с энергией Гиббса, а с химическим сродством. По этой причине открывать её в нужном месте и читать "с середины" несколько затруднительно. Впрочем, только здесь можно найти ответы на разные специфические вопросы, связанные с фазовыми равновесиями и превращениями, моделями регулярных и атермальных растворов, подробную теорию устойчивости и критических явлений. Короче, книга отличная, но... для специалистов.

Это пример ну просто самого классического учебника по физхимии – старого, местами устаревшего, но весьма добротного. Книга приобретает особую ценность, если учесть, что большинство преподавателей учились именно по ней. Насколько я помню по отрывочному чтению в библиотеке, учебник довольно "стрёмный": например, тепловая теорема Нернста доказана сама из себя. Тем не менее, иногда здесь можно найти кое-какую ценную информацию вроде вывода уравнения Лапласа (нигде больше не видел). В остальном же книжка не очень отличается от учебника под редакцией Краснова: просто Герасимов – наш местный МГУшный, а Краснов – нет. Книга легко доступна: в БУПе, в абонементе, в читалке.

Лучшая из виденных мною книг по термодинамике адсорбции. Очень подробное и очень термодинамическое изложение: аккуратное, в меру занудное и приводящее ко вполне ясным (хотя и довольно бесполезным, на взгляд неспециалиста) результатам. Здесь можно найти информацию почти обо всём, что связано с адсорбцией: теплоты адсорбции, модели – феноменологические и статистические, изотермы. Достойная книга... есть у неё, правда, и один недостаток – малый тираж: в абонементе всего несколько экземпляров, а в БУПе её вообще нет.

На мой взгляд, популярность этого учебника связана только с тем, что Полторак лет тридцать читал на химфаке лекции по этой самой термодинамике в физической химии. Учебник представляет собой расширенный конспект лекций и является попыткой слегка "математизировать" Герасимова, убрав лишнее и добавив статы. Получилось, на мой взгляд, не просто плохо, а очень плохо: учебник Герасимова имеет свой шарм, благодаря древности, а вот учебник Полторака... ну по идее он очень соответствует программе, но ляпы и недоговоренности там встречаются на каждом шагу; про статы вообще не говорю... Впрочем, книга легко доступна: в БУПе, в абонементе, в читалке.

Эта книга считается основной по статам для химфака. Я её довольно мало читал, но, по первому впечатлению, порядок и характер изложения полностью содраны с Ландау-Лифшица: просто добавлены комменатарии и расширены выкладки. Читается нормально, но ничего особенного; простые книжки для физиков (Блох, Кубо) мне, честно говоря, понравились больше.