Principles of Thermodynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Marcel Dekker Inc

作者:Kaufman, Myron

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2002-8

价格:$ 118.59

装帧:HRD

isbn号码:9780824706920

丛书系列:

图书标签:

热力学
热力学原理
工程热力学
物理学
能源
传热
流体力学
统计热力学
热机
热力学性质

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具体描述

Ideal for one- or two-semester courses that assume elementary knowledge of calculus, This text presents the fundamental concepts of thermodynamics and applies these to problems dealing with properties of materials, phase transformations, chemical reactions, solutions and surfaces. The author utilizes principles of statistical mechanics to illustrate key concepts from a microscopic perspective, as well as develop equations of kinetic theory. The book provides end-of-chapter question and problem sets, some using Mathcad(t) and Mathematica(t); a useful glossary containing important symbols, definitions, and units; and appendices covering multivariable calculus and valuable numerical methods.

物理世界的基本法则：探索热力学的核心原理一部深入浅出、涵盖经典与现代视角的物理学巨著本书旨在为读者构建一个坚实而全面的热力学知识体系，专注于阐述自然界中最根本的能量转换和物质状态变化的规律。我们不追求对特定教科书内容的复述或模仿，而是致力于深入挖掘热力学作为一门科学的精髓、历史演进，及其在现代工程学、化学、材料科学乃至宇宙学中的不可替代的作用。第一部分：热力学的奠基石——宏观现象的量化描述热力学是一门研究物质在宏观尺度上能量和熵行为的学科。本书的开篇将带领读者穿越时空，回顾热力学从蒸汽机时代萌芽到成为一门严谨科学的历程。 1. 状态、平衡与过程的精确定义：在深入探讨能量之前，我们必须精确地定义热力学系统的边界、状态函数（如温度、压力、体积）的意义，以及系统如何通过可逆与不可逆过程演化。我们将详尽讨论为什么某些量（如内能、焓）是状态函数，而其他量（如热量、功）是过程量，并解释如何利用这些量来描述系统的演变轨迹。平衡态的概念，从热平衡到化学平衡的完整体系，将作为后续分析的基石。 2. 热力学第一定律：能量守恒的普适性：第一定律是能量在转化和传递中的铁律。本书将不仅给出$Delta U = Q + W$的标准数学表达，更侧重于探讨其物理意义。我们将细致分析机械功、体积功、非体积功（如电功、表面功）的性质，并引入比热容的概念，区分定容比热与定压比热。通过大量实例，读者将理解为何能量是“不可创造，不可消灭”的，以及这种守恒性如何指导我们设计任何涉及能量转换的系统。 3. 热力学第二定律：不可逆性的量化与时间之箭：如果说第一定律回答了“能做多少功”，那么第二定律则回答了“能做多少功”的限制。我们将从不同历史时期的表述（克劳修斯、开尔文-普朗克）入手，逐步引入“熵”（Entropy）这一核心概念。熵不仅仅是“无序度”，更是描述信息丢失和能量品质下降的量度。本书将用严谨的数学推导阐明熵增原理在孤立系统中的必然性，并阐释宏观过程的自发性方向是如何由熵的最大化趋势决定的。对于卡诺循环的深入分析，将展示在理想情况下能量转换效率的理论极限。第二部分：连接宏观与微观——统计力学的桥梁现代物理学要求热力学定律必须能够从微观粒子的运动规律中导出。本部分将构建一座理论桥梁，连接宏观可测量的热力学量与微观粒子的统计行为。 4. 统计力学的基本原理：读者将接触到微正则系综、正则系综和大正则系综的概念。通过配分函数（Partition Function）这一核心工具，我们将展示如何从分子级别的能量分布推导出宏观热力学函数，如内能、压力和熵。玻尔兹曼熵公式$S = k_B ln W$（其中$W$是微观状态数）的物理图像将被细致描绘。 5. 经典与量子统计的差异：本书将明确区分麦克斯韦-玻尔兹曼统计（适用于稀薄气体）与费米-狄拉克统计、玻色-爱因斯坦统计（适用于简并系统，如电子气和黑体辐射）。通过考察这些统计学方法在描述特定物理现象（如理想气体状态方程、黑体辐射的普朗克定律）中的准确性，读者将深刻理解量子效应在能量分布中的关键作用。第三部分：热力学在物质系统中的应用扩展热力学不仅是关于能量的学科，更是关于物质相变、化学反应和相平衡的强大工具。 6. 热力学第三定律与绝对零度：第三定律——熵在绝对零度时趋于零（对于完美晶体）——为所有的热力学计算提供了零点参考。我们将探讨其对实现最低温度的实际限制，以及它在确定物质标准生成焓和自由能时的关键作用。 7. 相平衡与化学热力学：相图是热力学状态空间的几何表达。本书将运用吉布斯相律来分析多组分、多相系统的稳定性。对于化学反应，我们将引入热化学的标准分析，重点讨论吉布斯自由能（$G$）作为判断化学反应自发性（在恒温恒压下）的判据。自由能的最小化原理如何驱动化学平衡的建立，将被作为核心议题进行深入探讨。 8. 电化学与非平衡态的初步探索：热力学也延伸至涉及电荷转移的过程。电池和电解池中的电动势如何与吉布斯自由能相关联（能斯特方程），将被作为热力学在电化学中应用的例证。此外，我们将简要介绍非平衡热力学（如昂萨格倒易关系）的初步概念，展望如何用热力学方法描述远离平衡态的复杂输运现象，如扩散与热传导。总结：跨越学科的普适性框架本书力求向读者展示，热力学并非一套孤立的公式集，而是一套描述宇宙中所有能量和物质相互作用的普适性框架。从宏观尺度的发动机效率到微观尺度的粒子行为，从化学反应的驱动力到信息论中的熵，热力学的基本原理无处不在，构成了理解自然界运行方式的底层逻辑。通过对这些原理的深入研习，读者将获得一套强大的分析工具，用以解决从基础科学到尖端工程领域的诸多挑战。