Elementary Chemical Thermodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mahan, Bruce H.

出品人:

页数:155

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 13.50

装帧:

isbn号码:9780486450544

丛书系列:

图书标签:

• 化学热力学
• 热力学
• 化学
• 物理化学
• 元素
• 基础
• 高等教育
• 理工科
• 科学
• 教材

好的，下面是一份针对一本假设的、不包含《Elementary Chemical Thermodynamics》内容的 图书的详细简介。这份简介将侧重于物理化学的其他关键领域，如量子力学、光谱学、表面化学或高级统计力学，以确保与您指定的标题内容完全不重叠。 --- 《高级分子动力学与复杂系统模拟》 一本面向前沿研究的理论与计算物理化学专著 作者：[此处可填入一个虚构的资深学者姓名，例如：Dr. Alistair R. Beaumont] 出版社：[虚构出版社名称，例如：Veritas Academic Press] 图书概述 《高级分子动力学与复杂系统模拟》并非一本聚焦于经典平衡热力学或化学平衡常数的教材。相反，它深入探究了原子和分子层面上的时间演化、输运现象以及介观尺度上的复杂行为。本书旨在为研究生、博士后研究人员以及致力于计算化学、材料科学和生物物理学前沿领域的专业人士，提供一个严谨而实用的理论框架，用以理解和预测动态过程。 本书的核心在于弥合从薛定谔方程的精确解到宏观可观测现象之间的巨大鸿沟。我们完全避开对熵、吉布斯自由能等经典热力学概念的系统性阐述，转而聚焦于非平衡态的描述，特别是利用计算方法模拟系统的实时演变。 第一部分：动态过程的量子基础与近似 本部分为理解分子运动的动力学提供了必要的量子力学基础，但其侧重点在于时间演化算符和散射理论，而非定态薛定谔方程的直接应用。 第一章：时间依赖性量子力学回顾与拓展 本章首先快速回顾了狄拉克符号和基本线性代数，但重点立即转向演化绘景。我们将详细探讨时间依赖性薛定谔方程的解析解局限性，并引入时间演化算符 $mathcal{U}(t, t_0)$ 的性质和矩阵对角化方法。深入讨论了半群理论在开放量子系统中的应用，为后续的耗散建模奠定基础。 第二章：散射理论与反应动力学 本章完全聚焦于分子碰撞和反应截面。详尽阐述了费希曼-兰德尔（Feshbach）投影算符形式，以及S-矩阵的物理意义。重点分析了准经典（Semiclassical）近似，如WKB近似在势垒穿透问题中的应用，以及时间延迟函数在描述化学反应过渡态附近的动力学行为。不涉及热力学平衡下的速率常数，而是关注微观碰撞事件的微分截面。 第三章：轨道动力学与绝热近似的失效 本章探讨了分子碰撞过程中电子态和核运动的耦合。深入分析了对非绝热耦合项（如拉贝曲面交叉）的处理方法。详细介绍了Landau-Zener-Stückelberg (LZS) 公式的推导和应用，尤其关注激发态之间的非绝热转换概率计算，这对于理解光化学过程至关重要。 第二部分：分子动力学模拟的理论框架 这是全书的核心，详细阐述了用于模拟原子和分子系统运动的计算工具，完全基于牛顿力学或 Langevin 动力学，而非统计系综理论。 第四章：经典分子动力学 (MD) 的构建与求解 本章详细描述了牛顿运动方程在分子系统中的离散化求解。重点讨论了积分算法的稳定性与精度，包括 Verlet 算法的变体（如速度 Verlet、修正 Verlet）。在势能函数（Force Field）方面，本书仅关注如何构建和参数化键合项、范德华项和静电项的函数形式，而不涉及化学键合的能级计算。 第五章：约束、集成与宏观量采样 本章深入探讨了高级的MD技术，用于克服时间尺度限制。详细介绍了SHAKE和RATTLE算法用于处理高频振动约束。在集成算法上，重点讲解了自由能微扰（FEP）和广义系综（如 NVT, NPT）的实现细节，特别是恒温恒压（NPT）条件下的动力学控制，如Berendsen热泵和Parrinello-Rahman 压力耦合的力学细节。 第六章：从微观到介观：输运性质的计算 本章将MD模拟的结果与宏观输运现象联系起来。核心内容是Green-Kubo 关系式的推导及其在计算扩散系数、剪切粘度和热导率中的应用。详细讨论了平均一乘积分（Mean-Square Displacement, MSD）方法的陷阱与修正，以及如何利用计算方法消除截断误差和有限系统尺寸效应。 第三部分：随机过程与非平衡态建模 本部分拓展了对耗散和涨落现象的描述，主要依赖随机过程理论而非严格的热力学平衡假设。 第七章：Langevin 动力学与耗散理论 本章将经典MD与随机力结合，引入了Langevin 方程来模拟环境（溶剂或热浴）对分子的影响。详细分析了摩擦系数（粘性阻力）与随机噪声项之间的关系，并严格应用了涨落-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem, FDT）的动态形式，用于验证模拟参数的合理性，而不是计算平衡态分配函数。 第八章：反应坐标与稀有事件模拟 针对需要极长时间尺度才能发生的化学变化（如蛋白质折叠、离子通过通道），本章介绍了加速采样技术。深入讲解了伞形采样（Umbrella Sampling）的势函数设计和权重函数修正，以及Metadynamics（元动力学）算法的核心思想——通过历史依赖性的偏置势能来重构自由能廓线，完全绕过了传统热力学平衡的采样难题。 第九章：介观尺度模拟：相场方法与格子玻尔兹曼 本书最后一部分将视角提升到比单个分子更大的尺度。详细介绍了相场（Phase-Field）模型的连续介质方程，特别是其在描述相分离和界面演化中的应用。同时，对格子玻尔兹曼方法 (Lattice Boltzmann Method, LBM) 进行了深入的理论介绍，解释了如何从微观的玻尔兹曼方程过渡到宏观的流体动力学方程，并展示了其在复杂流体模拟中的优势。 目标读者与特色 本书的读者群是那些希望掌握如何模拟系统随时间演变的计算物理化学研究人员。全书结构严谨，数学推导详尽，但其主题始终围绕动力学、输运和非平衡现象，与侧重于平衡态、相图和能量极值的经典化学热力学著作形成了鲜明对比。它是一本为深入进行计算模拟和前沿理论探索而设计的工具书。

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总的来说，这本书的行文风格是冷静而精准的，但其背后蕴含的热情是显而易见的。它似乎是作者多年教学经验与深厚学术积累的结晶。阅读过程中，我很少需要频繁地查阅外部资料来理解关键术语，因为作者在第一次出现这些术语时，就已经通过清晰的定义和适当的语境解释，将其内化于读者的认知结构之中。它没有过多使用那些过于花哨的现代术语来故作高深，而是专注于打磨那些经过时间考验的核心原理。对于任何一位希望系统、透彻地掌握化学热力学原理的理工科学生或研究人员而言，这本书提供了一个几乎无可挑剔的起点和坚实的参考框架。它是一部值得反复研读、并在职业生涯中时常翻阅的工具书。

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这本书的章节组织逻辑性极强，简直是为自学爱好者量身定做的路线图。它不像某些教科书那样，上来就抛出大量定义和公设，让人无从下手。相反，它采取了一种循序渐进的教学策略，从宏观的能量传递概念入手，逐步深化到微观的统计力学基础，过渡得如同行云流水。每一章的引入部分都极其精彩，作者总能用一个贴近实际的例子来激发读者的兴趣，比如关于热机效率的讨论，瞬间就将抽象的卡诺循环拉回了工程师的现实考量中。尤其值得称赞的是，在引入新的数学工具时，作者总会同步给出其在热力学语境下的具体意义，而不是简单地罗列公式，这极大地降低了跨学科学习的门槛，让人感觉自己不是在啃一本“天书”，而是在进行一场有引导的智力探险。

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这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那是一种沉稳的、略带复古的深蓝色调，配上简洁的白色衬线字体，给人一种学术的厚重感。我拿起它的时候，首先被其装帧的质感所吸引，纸张的克重恰到好处，翻页时发出的沙沙声也颇为悦耳。它不像那些动辄花哨的科普读物，而是散发出一种专注于内容本身的严肃气息。我期待着它能像它的外观一样，为我揭示热力学的核心奥秘，而不是仅仅停留在公式的堆砌上。内页的排版也相当清晰，图表的绘制清晰且信息密度适中，这对于理解复杂的物理化学概念至关重要。从第一眼的印象来看，这无疑是一本制作精良、值得信赖的专业教材。我希望作者在解释理论时，能够兼顾严谨性与可读性，用清晰的逻辑链条引导读者穿越热力学的迷雾。

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我尝试阅读了其中关于相变的章节，那部分内容的处理方式简直是教科书级别的范本。作者没有满足于仅仅描述吉布斯相律，而是深入剖析了其推导过程，并细致地讨论了拉乌尔定律和克拉珀龙方程在不同条件下的适用边界。他那用来解释三相点和临界点行为的图示，寥寥数笔却精准地捕捉到了物理图像的精髓，那种对比度和线条的粗细处理，完全服务于信息的有效传达，没有丝毫多余的装饰。更让我感到惊喜的是，作者在讨论一些经典实验时，会引用原始文献中的一些有趣细节，这让冰冷的概念瞬间有了“人味”，仿佛能透过文字感受到早年科学家们在实验室中的探索与挣扎。这种对历史脉络的尊重和挖掘，让这本书的知识体系显得立体而丰满。

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与其他我读过的同类书籍相比，这本书在习题设计上的独到之处是其最大的亮点。这些题目绝非简单的套用公式，而是精心设计的“阶梯式”挑战。初级的练习用来巩固基础概念的理解，确保基本功扎实；中级的题目开始要求综合运用不同章节的知识点，比如将化学势的概念应用于电化学电池的计算中；而那些“挑战与思考”部分，很多题目甚至需要读者跳出常规思维框架，去探索一些开放性的物理场景，这极大地锻炼了分析问题的能力。我发现，光是认真钻研完这些习题的解析（书后提供了非常详尽的解题步骤和思路分析），我的热力学直觉就得到了显著的提升。这本书真正做到了“授人以渔”，它教授的不仅仅是知识，更是一套解决物理化学问题的思维方法论。

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