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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:WEBER

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译者:

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價格:0

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780471923671

叢書系列:

圖書標籤:

• 熱力學
• 傳熱
• 韋伯
• 工程熱力學
• 傳熱學
• 第二版
• 教科書
• 機械工程
• 能源工程
• 流體力學

《熱力學原理與應用：經典視角與前沿探索》 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的熱力學知識體係，涵蓋瞭從基礎概念到前沿應用的各個層麵。我們力求在傳承經典理論精髓的同時，融入最新的研究進展和工程實踐，打造一本既具學術深度又不失實踐價值的參考書。 第一部分：熱力學基礎理論 本部分將係統梳理熱力學的基本定律和核心概念。 第一章：熱力學概論與係統定義 我們將從宏觀和微觀兩個角度引入熱力學的概念，明確何為熱力學係統，並詳細介紹係統的狀態、性質（如溫度、壓力、體積、內能、焓、熵等）以及過程。我們會區分平衡態和非平衡態，以及準靜態過程和不可逆過程，為後續章節奠定堅實的理論基礎。 第二章：熱力學第一定律：能量守恒 本章將深入探討能量守恒定律在熱力學中的體現。我們會詳細講解功和熱的傳遞形式，並引入內能的概念。通過對各種係統的能量分析，包括封閉係統和開放係統，讀者將能夠掌握如何運用第一定律進行能量平衡計算，理解不同熱力學過程（如等溫、等壓、等容、絕熱過程）下的能量轉化規律。 第三章：熱力學第二定律：過程的方嚮性與熵 第二定律是理解自然界過程自發性的關鍵。本章將介紹熱機效率的理論極限，如卡諾循環，以及熵的概念。我們將從統計力學和宏觀熱力學的角度解釋熵的含義，並探討其在不可逆過程中的增加。理解熵的産生和轉化對於評估過程的實際可行性和優化能量利用至關重要。 第四章：熱力學第三定律與絕對零度 本章將介紹熱力學第三定律，即絕對零度不可達性。我們將探討第三定律的意義，以及其對計算絕對熵值的重要性。 第二部分：熱力學性質的錶徵與計算 本部分將聚焦於物質熱力學性質的數學描述和計算方法。 第五章：理想氣體與真實氣體的熱力學性質 我們將首先建立理想氣體的熱力學模型，推導其狀態方程和性質之間的關係。隨後，我們將引入真實氣體的行為，討論各種狀態方程（如範德華方程）及其對實際氣體性質的修正。重點將放在如何利用實驗數據或模型預測和計算氣體的熱力學性質。 第六章：純物質的相變與相平衡 相變是物質在不同聚集態之間轉化的重要現象。本章將詳細研究純物質的相圖（如P-T圖、P-v圖），理解固、液、氣三相之間的平衡關係。我們將介紹相變潛熱、剋拉佩龍方程等關鍵概念，並探討相變的驅動力。 第七章：多組分係統的熱力學 本章將擴展到多組分係統的分析。我們將引入活度、逸度、化學勢等概念，用於描述混閤物的熱力學行為。重點將放在溶液的熱力學，如 Raoult 定律、亨利定律，以及化學反應平衡的計算。 第三部分：熱力學在工程與科學中的應用 本部分將展示熱力學原理在各個領域的實際應用，以及現代研究的熱點。 第八章：熱力學循環與能源工程 我們將深入分析各種重要的熱力學循環，包括蒸汽動力循環（如朗肯循環）、燃氣輪機循環（如布雷頓循環）、製冷循環（如蒸汽壓縮製冷循環）等。重點將放在這些循環的效率分析、實際應用中的改進措施以及在能源生産和利用中的重要作用。 第九章：化學熱力學與化學反應平衡 化學熱力學是理解化學反應能否自發進行以及反應平衡位置的關鍵。本章將介紹吉布斯自由能、亥姆霍茲自由能等熱力學函數在化學反應中的應用，並講解如何計算化學反應的平衡常數，預測反應産物的分布。 第十章：熱力學與材料科學 材料的性能與其微觀結構和熱力學性質密切相關。本章將探討熱力學在材料設計、相變動力學、閤金化、相圖分析等方麵的應用，以及如何利用熱力學原理改善材料的性能。 第十一章：統計熱力學基礎 本章將引入統計熱力學，從微觀粒子的行為齣發來解釋宏觀熱力學性質。我們將介紹玻爾茲曼分布、配分函數等核心概念，並闡述其如何與宏觀熱力學定律相聯係，提供對熱力學現象更深層次的理解。 第十二章：前沿熱力學研究與展望 我們將簡要介紹熱力學在現代科學研究中的一些前沿方嚮，例如非平衡態熱力學、生物熱力學、量子熱力學以及能源儲存與轉化等領域。旨在激發讀者對熱力學更廣闊應用前景的思考。 教學特色與內容亮點： 理論與實踐緊密結閤： 每章都配有豐富的例題和習題，涵蓋從基礎計算到復雜工程問題的分析。 清晰的邏輯結構： 內容由淺入深，循序漸進，便於讀者逐步掌握熱力學知識。 豐富的圖錶支持： 大量使用圖錶、相圖、循環圖等可視化工具，幫助讀者更直觀地理解抽象概念。 關注實際應用： 強調熱力學原理在工程技術、化學、材料科學等領域的實際應用，突齣知識的價值。 前沿視野： 適度引入一些前沿熱力學研究方嚮，展示該學科的活力與發展潛力。 本書適閤高等院校理工科專業的本科生、研究生，以及從事相關領域研究與工程實踐的專業人士作為教材或參考書。通過學習本書，讀者將能夠建立起堅實的熱力學理論基礎，並能夠運用熱力學原理分析和解決實際問題。

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坦白說，這本書對初學者可能不太友好，它的難度麯綫非常陡峭。我身邊有幾位同學，在嘗試瞭幾章之後就轉投瞭更偏嚮應用的教材。但對於我而言，這種挑戰性恰恰是它最大的魅力所在。它的習題設計尤其高明，很多題目都不是簡單的套公式計算，而是要求你對熱力學概念進行深刻的理解和靈活的運用。比如，有一個關於焦耳-湯姆遜效應的習題，它要求你結閤恒焓膨脹和熱力學第一定律，推導齣在不同溫度下氣體的冷卻或加熱趨勢，這需要你對內能、焓、溫度、壓力之間的耦閤關係有極其敏銳的直覺。每一次攻剋這樣的難題，收獲的不僅僅是知識點，更是一種解決復雜物理問題的思維路徑的建立。這本書與其說是一本教科書，不如說是一本“思維訓練手冊”，它磨練你的邏輯嚴密性和對物理現象本質的洞察力。

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這本書的結構安排，體現瞭一種非常經典的物理學教材的組織邏輯，即從宏觀到微觀，從理想模型到真實世界的修正。第一部分打下的基礎，尤其是在熱力學基本定律和狀態函數的定義上，為後麵處理化學勢和相變問題提供瞭堅實的基礎。我個人覺得，它在處理非理想氣體和混閤物熱力學這部分的處理尤其齣色，它沒有迴避那些復雜的範德華方程或者雷德利希-鄺方程的推導過程，而是將它們作為必然的數學延伸展示齣來。這對於那些未來需要處理化工過程模擬或材料設計的人來說，簡直是福音。那些工程書可能直接給齣結論性的公式，但這本書會讓你理解為什麼這些修正項是必要的，以及它們是如何從統計平均的角度推導齣來的。每次我閤上書本，都會有一種“豁然開朗”的感覺，仿佛自己終於爬上瞭一個新的高度，可以更全麵地俯瞰整個熱力學體係的全貌。

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與其他市麵上那些偏嚮應用或工程熱力學的書籍相比，這本書的理論深度是令人震撼的。它更像是為那些未來打算深入研究統計力學或者高階材料熱力學的學生準備的“基石”。我尤其喜歡它對卡諾循環和朗肯循環的論述，它沒有僅僅停留在機械能和熱量的轉換效率上，而是深入挖掘瞭這些循環背後的“信息論”含義，盡管篇幅不多，但那種思想的碰撞感是難以言喻的。閱讀過程中，我感覺作者仿佛是在進行一場學術對話，而不是單嚮的知識灌輸。他的語言非常精煉，很多時候，一個復雜的概念隻需要一句話就能點破，但那句話的重量需要你花很長時間去體會。這種寫作風格，好處是內容密度極高，每一頁都有價值；壞處自然是閱讀體驗並不輕鬆，需要你時刻保持高度的專注力。我常常需要反復閱讀同一段話，纔能真正捕捉到作者想要強調的那個微妙的物理意義的轉變。這絕對不是一本可以用來“快速瀏覽”的書籍，它要求你慢下來，與作者的思維節奏同步。

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這本教材，我斷斷續續看瞭大半年，說實話，初次翻開的時候，心裏是有些沒底的。它那種嚴謹的德式邏輯，一上來就給人一種“不好對付”的感覺。我記得最開始啃熱力學第二定律那幾章，那些熵增的推導，沒有紮實的微積分和物理化學基礎，簡直是寸步難行。作者的敘事方式非常剋製，幾乎沒有那種為瞭激發讀者興趣而刻意為之的煽情或者比喻。每一個公式的齣現，都像是經過瞭韆錘百煉，背後都有著清晰的邏輯鏈條支撐。我特彆欣賞它在處理係統和環境邊界設定時的那種一絲不苟，這在很多其他教材中常常被一筆帶過，但在這裏，你必須清楚地知道你正在處理的是什麼係統，它的可逆過程和不可逆過程的界限在哪裏。我記得有一次我被卡在一個相平衡的計算題上，足足花瞭兩個小時，最後纔發現是自己對吉布斯自由能的理解還停留在錶麵。這本書就像一個非常嚴格的導師，它不會直接給你答案，而是通過層層遞進的習題和定義，逼著你去主動構建知識的框架。對於真正想把熱力學這門學科的內涵吃透的人來說，這種“硬核”的打法，纔是最有效的。

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這本書的排版和圖錶質量，也反映瞭它作為一本經典參考書的定位。雖然整體設計風格偏嚮於傳統和樸素，但圖錶的清晰度和準確性是毋庸置疑的。那些描繪P-V圖、T-S圖的等值綫圖，綫條簡潔有力，沒有多餘的裝飾乾擾，每一個坐標軸的標注都精確到位。閱讀時，我幾乎不需要去猜測圖示想要錶達的物理狀態。更難得的是，作者在一些關鍵的推導步驟中，會輔以非常簡潔的插圖來輔助理解，例如對“功”和“熱”的係統邊界的示意圖，雖然簡單，但極大地幫助我區分瞭“係統”和“環境”之間的能量交換方嚮。總而言之，這本書像是一件經過精心打磨的精密儀器，每一個部件都服務於其核心功能——精確地傳達熱力學的基本原理和深刻的理論結構，絕不含糊。

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