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好的，这是一本名为《热力学与工程应用》的图书简介： --- 《热力学与工程应用》图书简介 作者： 托马斯·M·普拉特 (Thomas M. Pratt) 出版社： 机械工业出版社 出版年份： 2023年 内容概述 《热力学与工程应用》是一本全面、深入且极具实用性的热力学教科书，专为工程学、物理学以及相关交叉学科的高年级本科生和研究生设计。本书的撰写目标是搭建理论基础与实际工程问题之间的坚实桥梁，通过严谨的数学推导、丰富的工程实例和清晰的物理图像，帮助读者深刻理解热力学的基本原理，并掌握在复杂工程系统设计与分析中的应用能力。 本书的叙事结构兼顾了经典热力学的逻辑性和现代工程对效率与可持续性的迫切需求。我们摒弃了传统教科书中可能出现的过于抽象的理论堆砌，转而采用“问题驱动”的学习模式，确保每一项理论的引入都紧密关联于一个具体的工程挑战或现象。全书内容涵盖了从宏观的能量转化规律到微观的分子行为对宏观性质的影响，力求构建一个完整、连贯的热力学知识体系。 核心章节与深度解析 第一部分：热力学基础与第一定律的拓展 本部分奠定了全书的理论基石。我们从宏观与微观概念的统一开始，详细阐述了系统的定义、状态函数、过程以及热力学平衡的意义。 能量、功与热： 详尽分析了机械功、体积功、剪切功等不同形式的功，以及热传递的本质。关键在于对“能量守恒”这一普适性原则的严格证明及其在工程中的边界条件应用。 理想气体与真实气体： 除了标准的理想气体定律，本书投入大量篇幅讨论了范德华方程、普朗特-雷德利希-郭（PRSV）状态方程等真实气体模型。我们通过对比不同模型的适用范围和精度，引导读者理解分子间相互作用如何影响宏观性质。 焓与热容： 深入探讨了定压比热容和定容比热容的理论推导，并特别关注化学反应热（赫斯定律的现代应用）和相变过程中的热力学分析。 第二部分：熵、第二定律与不可逆性分析 第二定律是理解能量品质和系统演化方向的核心。本部分是本书的理论高潮。 克劳修斯与开尔文-普朗克表述： 详细解析了这两种表述的等价性及其在热机循环分析中的指导作用。 熵的统计力学基础： 引入玻尔兹曼熵公式（$S = k ln W$），将宏观热力学与微观统计物理建立联系，使熵的概念不再是抽象的数学符号，而是系统微观无序度的量度。 不可逆性与熵产生： 这是应用热力学区别于理论热力学的关键。我们利用熵产生原理对实际过程（如摩擦、混合、传热温差）进行量化分析，明确指出任何实际工程过程的效率损失的根源。 第三部分：能量转换系统：循环与效率 本部分将理论应用于最常见的能量转换设备。 蒸汽动力循环（朗肯循环）： 详细分析了理想朗肯循环，并引入再热、回热、联合循环等提高效率的工程手段。通过T-s图和h-s图的深度剖析，直观展示了这些改进措施对系统性能的贡献。 燃气轮机与布雷顿循环： 重点讨论了燃气轮机叶片热负荷管理、先进的涡轮冷却技术与布雷顿循环的优化（如：冷端热回收）。 制冷与热泵循环： 对理想和实际的蒸汽压缩制冷循环进行了细致的分析，包括对制冷剂（如HFOs）选择的热力学考量。 第四部分：开放系统与流动过程分析（第一和第二定律结合） 本部分处理控制体（Control Volume）分析，这是所有连续流动的工程设备的基础。 控制体能量方程： 导出了适用于稳态和瞬态流动的通用能量方程，并结合流体动力学基础讨论了喷管、扩散器、涡轮机械中的能量跨界面传递。 等熵流动分析： 深度探讨了气体在管道中发生摩擦、吸热、放热和加深截面变化时，如何利用等熵关系来预测喉部和背压条件。 第五部分：热力学关系式与化学热力学前沿 为了应对现代材料科学和化学工程的需求，本书拓展到更高级的主题。 热力学麦克斯韦关系式： 系统推导了基于亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能等系统的所有重要麦克斯韦关系式，并展示了它们如何用于从易测量的性质（如$C_p$）推导难以测量的性质（如膨胀系数）。 化学反应热力学： 阐述了化学平衡、平衡常数，以及吉布斯自由能的最小化原理。特别关注了燃烧效率和燃油的能量密度分析。 相平衡与逸度： 简明扼要地介绍了多组分系统中的相平衡问题，特别是逸度（Fugacity）概念在处理高压或强相互作用气体混合物中的应用。 本书的独特卖点 1. 实例驱动的教学法： 超过200个精心挑选的工程算例，覆盖航空航天、电力系统、制冷空调和化工过程，确保读者在学习新理论的同时，能立即进行定量分析。 2. 侧重现代热力学趋势： 强调了能源转型、碳捕集技术中的热力学挑战，引入了能源效率的‘品质’概念，超越了单纯的第一定律效率计算。 3. 严格的符号体系： 采用国际公认的、高度一致的热力学符号标准，并提供详细的符号索引，便于查阅。 4. 丰富的图表支持： 包含大量的p-v, T-s, h-s图，以及大量的饱和表和超表，所有数据点均经过核实，确保计算的准确性。 《热力学与工程应用》不仅是一本教科书，更是工程师面对复杂能源系统问题的可靠工具书。它培养的不仅是解题能力，更是对能量转化过程的深刻洞察力和批判性思维。阅读本书的读者将装备好应对21世纪能源技术挑战所需的坚实热力学基础。 --- 目标读者： 机械工程、航空航天工程、化学工程、能源工程、物理学专业本科高年级及研究生。 推荐课目： 热力学I、工程热力学、传热学预备课程。
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