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1 From Microscopic to Macroscopic Behavior 1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Some qualitative observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Doing work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Quality of energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Some simple simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Work, heating, and the first law of thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Measuring the pressure and temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
*The fundamental need for a statistical approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
*Time and ensemble averages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
*Models of matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
The ideal gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Interparticle potentials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Lattice models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Importance of simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Additional Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Suggestions for Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2 Thermodynamic Concepts 26
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
The system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Thermodynamic Equilibrium . . . . . . . .