Physicochemical Hydrodynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Ronald F. Probstein

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2003-5-21

价格:USD 103.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780471458302

丛书系列:

图书标签:

流体力学
物理化学
界面科学
输运现象
热力学
统计物理
软物质物理
非平衡态热力学
分子动力学
计算物理

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具体描述

Since the first publication of the book, a surge of interest in physicochemical hydrodynamics (PCH) has produced a flurry of advances in the field, as researchers became aware of the subject's practical applications across numerous disciplines. The Second Edition of Ronald F. Probstein's Physicochemical Hydrodynamics is significantly expanded and revised to provide increased coverage of the field. All of the material was supplemented with problems for students, and a solutions manual is available for instructors. The continued demand for the book necessitates that the Second Edition be reprinted in paperback so that it may be more widely available to students and practitioners. This highly respected book emphasizes rational theory and its consequences to demonstrate the underlying unity of PCH, which allows diverse phenomena to be described in physically and mathematically similar ways. Physicochemical Hydrodynamics communicates the fundamentals while, at the same time, conveying the importance of applications of PCH to a variety of fields, including: mechanical, chemical, and environmental engineering; materials science, biotechnology, microfluidics, and fluid aspects of nanotechnology. Numerous illustrations, analogies, and examples highlight the text and help to clarify and solidify students' and professionals' understanding of the material.

凝聚态物质的界面现象与动力学：流体力学与物质输运的深度交融本书深入探讨了复杂流体系统中的界面现象、物质输运机制及其动力学行为，聚焦于那些由多相共存、化学势梯度驱动的微观与宏观过程。它为研究人员和高阶学生提供了一个整合性的视角，将经典流体力学、统计物理学以及界面化学的基本原理融会贯通，以理解从纳米尺度到工程尺度的各种物理化学过程。第一部分：基础理论与界面张力本书的开篇聚焦于热力学基础，特别是适用于非均匀系统的吉布斯（Gibbs）理论。详细阐述了曲面张力（Surface Tension）的精确定义及其在不同体系（如液体-蒸汽、液体-液体、固体-液体）中的微观起源。我们引入了局部热力学平衡的概念，并探讨了当系统处于非平衡状态时，如何修正标准的拉普拉斯（Laplace）压力方程，以准确描述弯曲界面上的化学势梯度。随后，章节深入分析了毛细现象（Capillarity）的定量描述。这不仅仅是对杨-拉普拉斯方程的复述，更是侧重于界面接触角（Contact Angle）的测量方法、动态接触角滞后现象（Contact Angle Hysteresis）及其在润湿动力学中的作用。通过引入Young-Dupré方程的修正形式，我们探讨了界面能量与固体表面粗糙度及化学异质性之间的复杂关系。第二部分：扩散、迁移与界面反应动力学本部分是全书的理论核心，重点在于理解物质如何在界面处交换并输运。扩散理论的拓展：经典的Fick定律被扩展到包含非均匀介质中的梯度驱动扩散。详细讨论了电场、压力梯度驱动下的电渗流（Electroosmosis）和热泳（Thermodiffusion/Soret Effect）。通过推导Nernst-Planck方程，我们量化了离子在电解质溶液和多孔介质中迁移的速率，并区分了扩散控制与迁移控制的输运机制。界面反应动力学：界面不仅是物质聚集的地方，更是化学反应和相变发生的场所。我们考察了界面处的活化能垒，讨论了表面活性剂（Surfactants）对界面张力降低的动力学过程——吸附速率与脱附速率的平衡。特别关注了液滴的Ostwald熟化（Ostwald Ripening）机制，通过分析界面曲率对溶解度的影响，解释了纳米颗粒体系中尺寸分布的变化规律。第三部分：复杂流体与非牛顿行为现代工程和生物系统中，流体往往表现出复杂的非牛顿性质。本部分将流体力学与分子尺度输运相结合。粘弹性流体：引入了本构方程来描述聚合物溶液和胶体体系的粘弹性行为，如Oldroyd-B模型和Maxwell模型。着重分析了拉伸流（Extensional Flow）中流体的链缠结和断裂现象，这对于理解喷射成型和生物流体的输运至关重要。悬浮液与浓缩胶体：针对高浓度粒子分散体系，我们分析了颗粒间相互作用力的尺度依赖性，包括长程的静电力（DLVO理论的界面修正）和短程的范德华力。重点讨论了剪切稀化（Shear Thinning）现象的微观机理，即将粒子在剪切力作用下形成的链状或层状结构进行量化描述。第四部分：界面形变与稳定性流体界面（如气液界面、油水乳液界面）在外部驱动力下会发生形变、破碎或稳定。 Marangoni效应：这是一个由界面张力梯度驱动的流动现象。我们详细推导了Marangoni对流的驱动力项，并将其应用于薄膜涂布、液滴蒸发和焊接过程中的流动控制。重点分析了化学反应或温差在界面上引起张力梯度的具体案例。乳液与泡沫的稳定性：探讨了乳液（Emulsions）和泡沫（Foams）的动力学稳定性。这涉及对油滴/气泡周围的界面膜（Interfacial Film）的流变学性质的分析，包括膜的厚度和其对聚结（Coalescence）的阻碍作用。引入了Bagnold和Reynolds数在描述界面变形下的流体惯性与粘性平衡中的作用。第五部分：多孔介质与渗流本部分将上述界面与输运原理应用于受限空间——多孔介质。渗流动力学：介绍了多孔介质的宏观描述（孔隙度、渗透率），并深入到达西定律（Darcy's Law）的微观验证。重点研究了毛细管力在多孔介质中的主导作用，特别是在非润湿性流体驱替（如油藏开采或微流控芯片中）中的滞后和残留现象。界面对污染物迁移的影响：讨论了离子交换、吸附/脱附过程如何与孔隙尺度内的对流和扩散耦合，从而影响污染物在土壤和岩石中的长期迁移速率和分布。全书结构严谨，从基础热力学出发，逐步引入复杂的动力学模型，旨在为理解和精确控制涉及界面和输运的工程和自然过程提供坚实的理论框架。