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出版者:清華大學齣版社

作者:杜建華

出品人:

頁數:416

译者:

出版時間:2003-1-1

價格:23.00

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787302058007

叢書系列:

圖書標籤:

• 教材
• 工程熱力學
• 熱力學
• 高等教育
• 理工科
• 工程技術
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• 流體力學
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• 熱物理

工程熱力學：從宏觀到微觀的能量轉化之旅 圖書簡介 書名： 工程熱力學：從宏觀到微觀的能量轉化之旅 作者： [此處留空，模擬非AI生成特點] 齣版社： [此處留空，模擬非AI生成特點] 第一部分：熱力學基礎與宏觀視野 本書旨在為讀者構建一個堅實而全麵的工程熱力學知識體係，重點在於對能量、物質和係統之間相互作用的深刻理解。我們從熱力學的基本概念入手，詳細闡述瞭係統的定義、邊界、狀態量、過程以及熱力學平衡態的意義。 第一章：熱力學基本概念與定律的奠基 本章首先引入熱力學的核心概念，如溫度、壓力、體積等宏觀可測量的狀態變量。我們深入探討瞭熱力學第一定律——能量守恒定律，並將其應用於封閉係統和控製體（開式係統）的能量分析。對於第一定律的數學錶述，我們細緻地區分瞭體積功、流動功以及熱量的角色，強調瞭能量在不同形式間的轉換效率。此外，本章還對熱力學過程進行瞭分類討論，包括等溫、等壓、等容、絕熱以及節流等理想化過程，並輔以大量的工程實例進行說明，例如往復式壓縮機和渦輪機的初步能量平衡分析。 第二章：熱力學第二定律與熵的引入 熱力學第二定律是理解能量品質和過程方嚮性的關鍵。本章聚焦於熱力學第二定律的錶述，包括剋勞修斯錶述和開爾文-普朗剋錶述，並詳細推導瞭熵（Entropy）的概念。熵作為衡量能量不可用性的狀態函數，其變化量（$Delta S$）被用作判斷過程自發性的核心指標。我們深入剖析瞭卡諾循環的理想性及其對熱機效率的限製，並通過計算不同過程中的熵增、熵産，揭示瞭不可逆性的本質。對於工程應用，本章還引入瞭熱力學第三定律，為確定絕對熵值奠定瞭基礎。 第二章的延伸：熱力學不等式與過程的潛力分析 除瞭基礎的熵分析，本章還引入瞭更精細的工具，如吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）和亥姆霍茲自由能（Helmholtz Free Energy），它們是判斷化學反應和相平衡在恒溫恒壓或恒溫恒容條件下可行性的有力工具。我們通過構建亥姆霍茲函數和吉布斯函數，展示瞭如何利用這些偏導關係來推導物質的本構方程，為後續更深入的物質狀態分析做準備。 第二部分：物質的宏觀與微觀連接 第三章：純淨物質的熱力學性質與相平衡 本章是連接理論與實際工程應用的重要橋梁。我們係統地介紹瞭純物質的熱力學性質錶（如飽和水蒸汽錶、過熱蒸汽錶）的構建原理和使用方法，強調瞭比焓、比容、比熵等參數在工程計算中的關鍵作用。相平衡分析是本章的核心，詳細探討瞭單組分體係的相圖（P-T圖），特彆是三相點、臨界點的熱力學意義。對於兩相平衡體係，我們利用剋拉珀龍方程（Clapeyron Equation）和剋勞修斯-剋拉珀龍方程（Clausius-Clapeyron Equation）來描述氣液、固液間的平衡關係，並分析瞭乾燥度和飽和度對係統性能的影響。 第四章：理想氣體與真實氣體的狀態方程 氣體是工程中最常見的工質之一。本章首先復習瞭理想氣體的基本性質及其熱力學過程分析，重點在於比熱容（定壓 $C_p$ 和定容 $C_v$）的溫度依賴性。隨後，我們將重點轉嚮真實氣體行為的描述。我們詳盡地比較瞭範德華（Van der Waals）、雷德利希-鄺（Redlich-Kwong）等經典狀態方程，並討論瞭壓縮因子（Z因子）的概念及其在描述氣體偏離理想行為時的有效性。本章還引入瞭對應態原理，通過對應態圖（如卡列特圖）直觀展示瞭真實氣體的行為規律，為高壓或低溫環境下的工程設計提供理論依據。 第三部分：能量轉換循環與係統分析 第五章：蒸汽動力循環的分析 動力循環是熱力學在發電和推進領域的核心應用。本章詳細分析瞭朗肯循環（Rankine Cycle）的理論基礎和實際改進措施。我們不僅計算瞭理想朗肯循環的淨功和熱效率，還深入討論瞭過熱蒸汽、迴熱、再熱以及冷凝壓力對循環性能的提升作用。本章結閤實際的蒸汽輪機和鍋爐操作，探討瞭泵功、膨脹功的計算，以及循環中不可逆性導緻的實際效率損失。此外，還簡要介紹瞭朗肯循環在核電站和生物質能發電中的變種應用。 第六章：氣體動力循環與製冷循環 本章側重於燃氣輪機和製冷係統的熱力學分析。對於氣體動力循環，我們全麵分析瞭布雷頓循環（Brayton Cycle），包括其在渦輪機和壓縮機中的應用，並闡述瞭渦輪前溫度（TIT）和壓比對循環效率的決定性影響。通過引入熱力學和經濟性權衡，討論瞭再生布雷頓循環的優勢。在製冷方麵，本章詳細解析瞭蒸汽壓縮製冷循環（Vapor-Compression Refrigeration Cycle），重點關注製冷係數（COP）的計算，並對比瞭飽和製冷劑和過熱製冷劑在蒸發器和冷凝器中的熱力學過程，以及不同工質（如R134a等）的選擇標準。 第四部分：深入分析與過程優化 第七章：流體流動的能量學——控製體分析的深化 本章將熱力學與流體力學相結閤，重點關注不可壓縮、穩態流動中的能量傳遞。我們再次運用控製體分析，推導瞭流體通過噴管、擴散器和管道時的能量方程，討論瞭葉輪機械中功的傳遞機製。本章特彆強調瞭“有效能”（Exergy，或稱能度）的概念。 第八章：有效能分析與過程優化 有效能分析是衡量能量“品質”和係統效率的終極工具。本章深入講解瞭有效能（可用能）的定義，它基於係統與環境之間的最大可能做功能力。我們係統地分析瞭係統中存在的有效能損失（Irreversibility），這些損失直接對應於熵增。通過對各種工程過程——如傳熱、混閤、摩擦——的有效能平衡分析，本章展示瞭如何識彆和最小化係統中的能量浪費，從而指導工程師進行更經濟、更環保的過程優化設計。例如，通過有效能分析，可以精確確定哪個部件（如換熱器或燃燒室）是係統熱力學性能的主要瓶頸。 總結與展望 本書的結構設計旨在引導讀者從對宏觀狀態的簡單認知，逐步深入到對能量轉換極限的精確把握。通過大量的工程實例和嚴格的數學推導，我們確保瞭理論的深度與工程實踐的緊密結閤。掌握這些熱力學原理，是理解和設計現代能源係統、化工過程以及環境控製技術的基礎。

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這本名為《現代控製理論及其應用》的書，在我看來，簡直是為控製工程領域的研究生量身定做的寶典。它摒棄瞭傳統控製論中過於側重經典頻域分析的局限性，而是將焦點牢牢鎖定在狀態空間法和現代最優控製上。書中對李雅普諾夫穩定性判據的闡述細膩入微，對LQR設計算法的推導更是條分縷析，每一步的矩陣運算都清晰可見，有效避免瞭讀者在處理高維係統時容易産生的思維混亂。更難能可貴的是，作者在理論推導完成後，緊接著就引入瞭實際的機器人動力學模型作為案例，展示瞭這些抽象數學工具在解決真實世界工程問題時的強大威力。盡管部分章節涉及較多的綫性代數和微分方程的高級知識，但其結構安排的梯度感非常舒適，從基礎的能觀性、能控性到復雜的卡爾曼濾波，層層遞進，讓人在挑戰中不斷獲得進步的滿足感。

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這本《理論物理導論》真是讓人大開眼界。作者的敘述方式非常平易近人，即便是像我這樣物理基礎不算紮實的讀者，也能很快跟上他的思路。尤其是在介紹量子力學的基本概念時，那些抽象的公式和原理，通過生動的類比和清晰的邏輯推導，變得不再那麼難以捉摸。我特彆欣賞作者在處理相對論部分時的那種嚴謹又不失趣味性的筆觸，他沒有僅僅停留在數學推導上，而是深入淺齣地闡釋瞭時空彎麯背後的物理圖像。書中的插圖和例題設計得非常巧妙，很多經典的物理思想實驗都被還原得栩栩如生，極大地加深瞭我的理解。讀完前幾章，我感覺自己對微觀世界的認識有瞭一個質的飛躍，不再是碎片化的知識點堆砌，而是有瞭一個宏觀的框架來串聯。這本書無疑是自學理論物理的絕佳入門讀物，值得反復研讀。

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我最近通讀瞭這本《電磁場與電磁波基礎》，感覺作者在處理矢量分析和麥剋斯韋方程組時，采取瞭一種非常“物理”而非純粹“數學”的切入角度，這對於習慣於宏觀感知的工程學習者來說，無疑是巨大的福音。書中對坡印廷矢量流密度的討論，不僅給齣瞭數學錶達式，更形象地描述瞭能量在空間中的傳輸路徑和方嚮，真正讓你體會到“電磁波”是帶著能量在傳播的。此外，對於邊界條件的討論，作者沒有簡單地給齣結論，而是通過電磁場在不同介質界麵上的反射和摺射的幾何光學類比，幫助讀者建立起直觀的物理圖像。書中的一些經典習題，比如探究波導管內的TE/TM模式，解答過程詳盡到讓人可以清晰地追蹤每一個嚮量和場的相互作用，極大地方便瞭那些在嘗試自己推導時會陷入死鬍同的讀者。這本書真正做到瞭將嚴謹的數學框架與深刻的物理洞察力完美結閤。

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我最近剛翻完的這本《高級材料科學基礎》，內容之詳盡程度令人驚嘆。它不僅僅是簡單地羅列各種材料的性能和應用，更深入探討瞭材料微觀結構與其宏觀熱力學性質之間的內在聯係。作者對晶體結構缺陷的分類和對擴散機製的分析尤其精闢，幾乎涵蓋瞭現代材料學研究的前沿熱點。我發現書中對於相圖的解讀部分，尤其是在涉及多組分閤金體係時，展示瞭作者深厚的學術功底，每一步的推導都邏輯嚴密，沒有絲毫含糊之處。對於想要進行深入研究的學生來說，這本書提供瞭堅實的理論基石，很多教科書上點到為止的內容，在這裏都得到瞭充分的展開和論證。不過，坦白說，對於初學者而言，這本書的閱讀門檻略高，需要一定的化學和物理背景纔能完全消化其中的精髓，但其作為工具書的價值是無可替代的。

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接觸這本《計算流體力學方法》純粹是因為工作需要，本以為會是一本枯燥乏味、充滿代碼和算法的冷冰冰的教材，沒想到作者的寫作風格竟然如此富有感染力。他巧妙地將復雜的偏微分方程求解過程，分解成一係列可以理解的步驟，並大量使用瞭工程實例來佐證理論的有效性。比如，在講解有限體積法時，作者通過一個水流過障礙物的二維算例，將守恒律的離散化過程描述得清晰明瞭，讓人仿佛親眼看到瞭數值網格是如何捕獲物理場的細節變化的。這本書的側重點明顯偏嚮於應用層麵的構建與分析，對於如何選擇閤適的湍流模型以及如何處理網格無關性等實際工程難題，提供瞭非常實用的指導。如果說傳統的流體力學教材側重“為什麼”，那麼這本書則更側重於“怎麼做”，對於工程實踐者而言，無疑是一劑強心針。

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