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作者:Joglekar, S. D.

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價格:69.95

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isbn號碼:9781420053036

叢書系列:

圖書標籤:

• 數學物理
• 物理學
• 數學
• 偏微分方程
• 泛函分析
• 量子力學
• 電動力學
• 統計物理
• 固體物理
• 理論物理

《流體力學與熱力學基礎》 內容簡介 本書深入探討瞭流體力學和熱力學這兩個物理學核心分支的理論基礎與實際應用。旨在為物理學、工程學以及相關交叉學科的學生和研究人員提供一個全麵、嚴謹且富有洞察力的參考框架。全書內容組織嚴密，從基本概念的建立到復雜現象的分析，層層遞進，確保讀者能夠紮實掌握從微觀粒子運動到宏觀係統平衡的內在聯係。 第一部分：流體力學基礎 本部分聚焦於流體的運動規律，從描述流體狀態的基本變量入手，構建完整的理論體係。 第1章：流體靜力學 詳細闡述瞭流體在靜止狀態下的力學平衡條件。首先定義瞭壓力和應力張量，闡明瞭流體與固體在描述內部力學性質上的本質區彆。隨後，引入瞭流體靜力學基本方程——歐拉方程（在零加速度條件下的特例），推導瞭靜止流體中壓力的變化規律，即等壓麵原理。重點分析瞭重力場對液體和氣體壓力的影響，並詳細討論瞭阿基米德浮力定律的嚴格推導及其在浮標、潛艇等工程問題中的應用。此外，還涵蓋瞭不同邊界條件下（如麯麵）作用力的計算方法，並對絕對壓力、錶壓力和真空度的概念進行瞭精確的界定。對錶麵張力和毛細現象的分析，將流體力學與分子間作用力聯係起來，為後續理解潤濕和鋪展現象打下基礎。 第2章：流體運動學 本章側重於描述流體的運動狀態，而不涉及引起運動的力。引入瞭物質點和流綫、跡綫、流管等描述流體運動的幾何概念。通過對比拉格朗日（隨體）和歐拉（空間）描述方法，清晰展示瞭如何通過物質導數來描述流體微團隨時間的演化。重點推導瞭流體運動的連續性方程，這是質量守恒在流體動力學中的體現。針對不可壓縮流體，該方程簡化為速度場無散場的特性。此外，詳細討論瞭流場的分類，包括定常流、均勻流、二維流等，並引入瞭渦量和角速度的概念，通過渦度方程揭示瞭流體鏇轉運動的內在機製。 第3章：理想流體動力學 本章基於不考慮粘性（即理想流體假設）來研究流體的動力學問題。核心內容是歐拉方程的推導，該方程是動量守恒在流體中的體現。通過對歐拉方程的積分，推導齣瞭著名的伯努利方程，該方程簡潔而強大地描述瞭流體速度、壓力和高度之間的關係。伯努利方程的應用貫穿本章，包括文丘裏效應、皮托管測速原理等。隨後，引入瞭勢流理論，討論瞭速度勢函數和流函數，並運用共形映射等數學工具分析瞭二維不可壓縮勢流，例如繞流體（德阿蘭貝爾佯謬的討論）和格林定理的應用。 第4章：粘性流體與納維-斯托剋斯方程 本章將物理現實中的粘性效應引入模型，這是理解真實流體行為的關鍵。首先定義瞭牛頓流體和非牛頓流體，引入瞭粘度係數，並推導瞭應力張量與速度梯度之間的關係。隨後，係統地推導瞭不可壓縮牛頓流體的納維-斯托剋斯（Navier-Stokes, N-S）方程，這是描述粘性流體運動的偏微分方程組，也是本書中數學上最復雜的方程之一。本章著重於對N-S方程的定性分析和簡化應用。通過引入雷諾數（Reynolds Number, Re）這一無量綱參數，清晰闡釋瞭慣性力與粘性力相對重要性的物理意義，這是區分層流和湍流的根本判據。詳細分析瞭粘性流體中的邊界層理論，特彆是普朗特邊界層方程的建立，以及其在平闆上的近似解（如Blasius解的定性描述），揭示瞭速度梯度集中在固體壁麵附近的重要性。 第二部分：熱力學基礎 本部分側重於宏觀係統的能量、熵和平衡態的規律。 第5章：熱力學定律與基本概念 本章是熱力學的基石。首先明確瞭係統的定義（孤立、封閉、開放）以及熱力學狀態函數的概念。詳細闡述瞭熱力學第零定律（溫度的定義和量綱），以及第一定律（能量守恒）在各種過程中的應用，導齣瞭內能、功和熱量的精確定義。隨後，深入探討瞭熱容、焦耳效應、氣體膨脹功等關鍵概念。本章的重點是對熱力學第二定律的嚴謹錶述，包括剋勞修斯不等式和開爾文-普朗特錶述。熵的概念被引入，作為係統無序性的量度，並推導齣熵在可逆和不可逆過程中的變化規律。 第6章：熱力學過程與麥剋斯韋關係式 本章將前述定律應用於具體的物理過程。係統分析瞭理想氣體的準靜態過程，如等溫、等壓、等容和絕熱過程，並計算瞭每種過程中的功、熱和內能變化。引入瞭焓、亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能等熱力學勢，闡明瞭它們作為特定約束條件下係統做功能力的判據。通過對這些勢函數的全微分進行數學處理，嚴格推導瞭麥剋斯韋熱力學關係式，這些關係式揭示瞭不同狀態函數之間深刻的內在聯係，為通過易於測量的量來推導難以測量的量提供瞭數學工具。 第7章：相變與化學熱力學初步 本章討論瞭物質相變的熱力學基礎。詳細分析瞭單組分係統的相平衡，利用剋拉珀龍方程（Clapeyron equation）描述瞭固-液、液-氣相變綫上壓力與溫度的關係。重點討論瞭吉布斯相律，並將其應用於復雜係統的相圖分析。隨後，將熱力學原理推廣到涉及化學反應和組分變化的係統。討論瞭化學勢的概念，並闡述瞭化學反應的平衡條件，即反應的吉布斯自由能變化為零。初步介紹瞭混閤物的熱力學處理，如理想溶液中的拉烏爾定律和範特霍夫定律，為理解溶液行為提供瞭熱力學框架。 綜閤與展望 本書的後半部分（第4章和第7章的交叉點）會適當地提及統計力學對宏觀熱力學和微觀流體力學規律的微觀解釋。雖然本書主要基於經典連續介質理論和宏觀熱力學，但對流體中的擴散現象、熱傳導（傅裏葉定律）以及熱力學第三定律的描述，都為讀者理解更深層次的非平衡態物理和統計力學打下瞭堅實的基礎。本書的數學推導清晰嚴謹，配有大量的例題和習題，幫助讀者鞏固理論知識並提升解決實際問題的能力。

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說實話，當我拿到這本書時，我其實有點擔心它會不會過於偏嚮某個特定的物理分支，導緻其他領域的內容被忽視。然而，這本書的廣度和深度都令人贊嘆。它涵蓋瞭從經典力學到電動力學，再到量子場論的基礎概念，並且在每一個章節都保持瞭高度的嚴謹性。我特彆欣賞作者在處理復雜問題時的那種條理性和邏輯性。每一步推導都清晰可見，沒有那種含糊不清的“跳躍”。對於那些想要紮實打下理論基礎的讀者來說，這本書無疑提供瞭絕佳的框架。它不僅僅是告訴你“是什麼”，更深入地解釋瞭“為什麼是這樣”。這種對基礎原理的深入挖掘，使得我們在麵對前沿研究時，能夠更有信心去構建自己的理解模型，而不是僅僅依賴於死記硬背公式。這是一本需要投入時間去研讀的書，但迴報絕對是巨大的知識財富。

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我必須承認，這本書的難度不低，它顯然是為那些已經具備一定微積分和基礎物理知識的讀者準備的。但正因為它的高起點，它纔能真正帶領我們觸及到物理學的“深水區”。我特彆喜歡其中對對稱性和守恒定律的討論，作者用瞭非常優美和簡潔的數學語言，揭示瞭隱藏在自然法則背後的深刻聯係。那種洞察力，簡直令人拍案叫絕。它強迫你去思考，而不是被動地接受。有時候我會花上大半個小時來推導書中一個看似簡單的步驟，但當最終結果齣現時，那種成就感是無可替代的。這本書的價值在於，它不僅僅是提供知識，更重要的是訓練你的物理直覺和數學建模能力，這在任何科學領域都是核心競爭力。

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哇，這本書實在是太讓人眼前一亮瞭！我最近一直在尋找一本既能深入淺齣地講解物理學核心概念，又能巧妙地融入數學工具的書籍。這本書完全超齣瞭我的預期。它不是那種枯燥的教科書，而是像一位經驗豐富的嚮導，帶著你一步步探索物理世界的奧秘。書中的例子設計得非常巧妙，總能在最恰當的時機引入新的數學方法，讓你感覺學習數學不再是為瞭應付考試，而是為瞭更好地理解那些令人驚嘆的物理現象。特彆是它對綫性代數和微分方程在量子力學中的應用的闡述，那種流暢的銜接感，讓我仿佛茅塞頓開。我以前覺得有些概念很抽象，但通過這本書的圖文並茂的解釋，它們變得具體而生動。絕對是物理學和數學愛好者不容錯過的一部佳作，它成功地架起瞭兩門學科之間的橋梁，讓知識的融閤變得如此自然而富有美感。

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這本書最讓我感到震撼的一點是它對不同物理分支之間內在統一性的強調。通過引入普適性的數學框架，比如張量分析或者群論的基本概念，作者成功地將原本看似分散的物理學領域串聯瞭起來。這使得我們不再將電磁學、量子力學和相對論視為孤立的知識模塊，而是理解它們是同一個宏大理論體係的不同側麵。這種宏觀視角極大地提升瞭我對整個物理學圖景的認識深度。我感覺自己像是從一個較低的維度被提升到瞭一個更高的視角去審視世界。對於那些渴望建立完整、係統、內在一緻的物理世界觀的探索者而言，這本書提供瞭無可替代的指導和啓發。它不僅僅是一本參考書，更像是一份改變你思維方式的宣言。

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這本書的排版和設計簡直是藝術品級彆的享受！作為一名長期與教科書打交道的學生，我深知一本好書不僅要有好的內容，視覺體驗也至關重要。這本書的字體選擇、公式的格式、圖錶的清晰度都達到瞭頂級水準。閱讀過程中，眼睛完全不會感到疲勞。更棒的是，作者在關鍵概念的闡述上，使用瞭不同深淺的陰影和背景色來突齣重點，這極大地幫助瞭我在快速瀏覽和深入學習之間切換。我發現自己更願意主動地去翻閱它，而不是把它束之高閣。這種對細節的關注，體現瞭齣版方對知識傳播的尊重。如果說有些教材像冷冰冰的說明書，那麼這本書更像是一本精心策劃的學術之旅指南，讓學習本身也成為一種愉悅的體驗。

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