Thermodynamics, Statistical Thermodynamics, & Kinetics (2nd Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Thomas Engel

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2009-03-22

价格:USD 93.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780321615039

丛书系列:

图书标签:

• CBE
• Thermodynamics
• Statistical Thermodynamics
• Kinetics
• Physical Chemistry
• Chemical Engineering
• Engineering Thermodynamics
• Statistical Mechanics
• Chemical Kinetics
• Second Edition
• Textbook

《热力学、统计热力学与动力学》 内容概要 本书是一部深入探讨物质基本性质、能量转化规律以及化学反应速率机制的权威著作。它系统地梳理了热力学、统计热力学和化学动力学这三个相互关联且至关重要的学科领域，为读者构建了一个全面而深刻的物理化学理解框架。本书的编写旨在为化学、物理学、材料科学、工程学等相关领域的学生和研究人员提供坚实的基础知识和前沿的洞察。 第一部分：热力学 热力学是研究能量及其转化形式的学科，它为我们理解宏观系统的行为提供了普适的框架。本书的第一部分将从热力学的基本原理出发，循序渐进地引导读者掌握核心概念。 第一章：热力学的基本概念与第一定律 本书开篇将清晰地定义热力学的基本单元：系统、状态、过程。我们将区分封闭系统、开放系统和孤立系统，并深入理解状态函数（如温度、压力、体积、内能）与路径函数（如功、热）的区别。 第一定律，即能量守恒定律，将是本章的重点。我们将详细阐述内能（U）的概念，以及它如何通过热（q）和功（w）的传递来改变。功的分类，包括体积功和非体积功，也将被细致地分析。 恒容热容（Cv）和恒压热容（Cp）的概念及其相互关系将被推导和讨论，这对于理解不同过程中的能量变化至关重要。 绝热过程、等温过程、等压过程和等容过程的数学描述将被清晰地呈现，为后续的复杂计算奠定基础。 第二章：第二与第三定律 熵（S）的概念作为第二定律的核心，将被深入浅出地解释。我们将从可逆过程与不可逆过程的角度，理解熵增原理在孤立系统中的普适性。 克劳修斯不等式和熵变的计算将是本章的重要内容。我们将探讨不同过程（如相变、混合）对熵的影响。 吉布斯自由能（G）和亥姆霍兹自由能（A）的引入，将为判断过程的自发性提供强大的工具。我们将详细分析在恒温恒压或恒温恒容条件下，自由能的变化与过程自发性之间的关系。 第三定律——绝对零度下完美晶体的熵为零——将被阐述，并讨论其在确定物质绝对熵方面的意义。 化学反应的熵变和焓变的计算将被引入，为理解化学平衡奠定基础。 第三章：热力学性质的纯物质 本章将聚焦于纯物质的热力学性质，包括其状态方程（如理想气体方程、范德华方程）的推导和应用。 相平衡的概念将被详细阐述，包括液-气、液-固、固-气平衡。相图的绘制和解读（如三相点、临界点）将是本章的关键内容。 克劳修斯-克拉佩龙方程的推导及其在描述相变过程中的应用将被深入探讨。 拉乌尔定律和亨利定律在溶液中的应用，以及它们的偏差，也将得到详细的分析。 第四章：溶液的热力学 本章将扩展热力学原理在多组分系统中的应用，重点关注溶液。 偏摩尔量（如偏摩尔体积、偏摩尔焓、偏摩尔吉布斯自由能）的概念将被引入，用于描述组分在溶液中的行为。 化学势（μ）作为溶液热力学中的核心概念，将被详细解释。我们将探讨其与温度、压力、组分摩尔分数以及活度的关系。 稀溶液的依数性（如沸点升高、凝固点降低、渗透压）的理论解释及其在分子量测定等方面的应用将被深入分析。 非理想溶液的活度概念及其计算方法将被引入，包括活度系数的定义和影响因素。 第五章：化学平衡 本章将热力学原理应用于化学反应，分析化学反应的方向和程度。 化学平衡常数（Kp、Kc、Kx）的定义及其与热力学量的关系（如ΔG°、ΔH°、ΔS°）将被清晰推导。 范特霍夫平衡方程将揭示温度对平衡常数的影响，以及如何通过温度调节反应方向。 勒夏特列原理作为判断平衡移动方向的有力工具，将被详细讲解，并通过具体实例说明其应用。 多相平衡的分析，如固-液、液-液、气-液平衡，以及它们在实际应用中的重要性将被探讨。 第二部分：统计热力学 统计热力学架起了微观分子世界与宏观热力学性质之间的桥梁。本部分将从微观粒子的行为出发，推导出宏观的热力学规律。 第六章：统计力学导论 本章将介绍统计力学的基本思想，即通过对大量粒子集合的统计平均来理解宏观系统的性质。 微观状态（microstate）和宏观状态（macrostate）的概念将被引入，以及它们之间的对应关系。 系综（ensemble）的概念，特别是微正规系综（microcanonical ensemble）、正则系综（canonical ensemble）和巨正则系综（grand canonical ensemble），将被详细阐述，并解释它们各自适用的系统条件。 玻尔兹曼分布（Boltzmann distribution）作为描述粒子在不同能量能级上概率分布的关键，将被深入推导和讨论。 第七章：配分函数 配分函数（partition function, Z）将是本章的核心。它包含了系统所有可能微观状态的信息，是连接微观与宏观的关键。 我们将推导配分函数与系统热力学性质（如内能、熵、自由能、热容）之间的关系。 平动、转动、振动和电子配分函数的计算及其对热力学性质的贡献将被详细分析。 单原子气体、双原子气体、多原子气体以及固体的配分函数计算将作为具体示例。 第八章：化学反应的统计热力学 本章将应用统计热力学原理来理解化学反应的平衡。 通过比较反应物和生成物的配分函数，我们将推导出化学平衡常数与配分函数比值的关系。 量子统计力学在描述电子、原子和分子行为方面的作用将被初步介绍。 第三部分：动力学 动力学关注的是化学反应发生的速度以及影响反应速率的因素。本部分将深入探讨反应机理、速率方程以及催化等关键概念。 第九章：化学反应速率 反应速率的定义和测量方法将被介绍，包括瞬时速率和平均速率。 反应级数、反应速率常数（k）的概念及其意义将被详细阐述。 影响反应速率的因素，如反应物浓度、温度、压力、催化剂、溶剂等，将得到系统分析。 阿伦尼乌斯方程（Arrhenius equation）将是本章的重点，它描述了反应速率常数与温度之间的指数关系。活化能（Ea）的概念及其测量方法将被深入讲解。 第十章：反应机理 本章将深入探讨化学反应的微观过程，即反应机理。 基元反应（elementary reaction）和非基元反应（non-elementary reaction）的概念将被区分。 质量作用定律（law of mass action）在基元反应速率方程中的应用将被讲解。 稳态近似（steady-state approximation）和预平衡近似（pre-equilibrium approximation）作为简化复杂反应机理的强大工具，将被详细介绍和应用。 反应机理的研究方法，如同位素标记法、中间产物检测法等，将被提及。 第十一章：碰撞理论与过渡态理论 碰撞理论（collision theory）将从微观角度解释反应速率。我们将讨论碰撞频率、有效碰撞以及活化能与碰撞能量之间的关系。 过渡态理论（transition state theory）将提供一个更精细的反应速率描述。激活能垒、过渡态（或活化络合物）的概念以及其与反应速率常数的关系将被深入分析。 这两个理论的比较和互补性将被探讨。 第十二章：催化 催化剂在改变反应速率和反应路径方面的作用将被详细阐述。 均相催化和多相催化的概念及其区别将被区分。 催化剂的催化机理，包括吸附、反应和脱附等过程，将被深入分析。 酶催化作为生物催化中的重要例子，其高效性和选择性将被提及。 结论 《热力学、统计热力学与动力学》通过对这些核心概念的深入剖析和系统梳理，为读者提供了一个完整而严谨的科学框架。本书不仅强调理论的推导和理解，更注重其实际应用，通过丰富的实例和练习，帮助读者将所学知识融会贯通，为解决化学和相关领域的复杂问题提供坚实的理论基础和实践指导。无论您是初学者还是经验丰富的研究者，本书都将是您探索物质世界奥秘的宝贵资源。

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