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出版者:McGraw-Hill

作者:Yunus A. Cengel

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007-1

价格:USD 212.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780073129303

丛书系列:

图书标签:

• 科学
• 理工
• 热学
• 工程学
• 传热学
• 传质学
• 热量传递
• 质量传递
• 流体力学
• 对流传热
• 传导传热
• 辐射传热
• 相变传热
• 工程热物理

《热力学史话》 本书并非一本关于工程或物理学原理的教科书，而是一段穿越时空、探寻人类理解能量与物质转化的思想历程。它聚焦于那些伟大的思想家、那些颠覆性的发现，以及那些在漫长岁月中不断重塑我们对宇宙基本运作方式认知的理论构建。 我们不会深入探讨复杂的方程或详细的计算方法，取而代之的是，我们将以一种叙事性的方式，揭示热力学这门学科是如何从零散的观察和朴素的经验中，逐渐生长、演化，并最终成为现代科学基石之一的。 旅程将从古希腊哲学家们对“火”和“元素”的早期思辨开始。他们虽无法量化，却已触及物质转化和能量的某种模糊概念。随后，我们将目光投向炼金术士们的实验室，那些充满神秘色彩的尝试，尽管目标是点石成金，却在不经意间积累了大量关于物质变化和温度控制的实践经验。这些经验，为后来的科学发展埋下了伏笔。 进入文艺复兴与启蒙时代，科学的曙光开始照亮黑暗。我们将会邂逅那些伟大的发明家和工程师，他们对蒸汽机的不断改进，不仅仅是为了提高效率，更是对“力”与“功”之间关系的直觉式探索。伽利略、牛顿等巨匠的力学研究，为量化自然现象奠定了基础，尽管他们可能尚未明确提出“热”的概念，但他们的方法论却指明了方向。 真正意义上的热力学曙光，是在18世纪至19世纪初，随着蒸汽机的广泛应用而到来。本书将重点讲述詹姆斯·焦耳如何通过一系列精巧的实验，证明了热量与功是同一种能量的不同表现形式，从而确立了能量守恒定律（热力学第一定律）。这不仅仅是一项科学成就，更是人类认识世界的一次巨大飞跃，它打破了“燃素说”等陈旧的观念，将能量视为一种可以转化但不可创造或毁灭的永恒存在。 紧接着，我们将深入探讨萨迪·卡诺的贡献。这位年轻的法国工程师，以其对热机效率的理论分析，预示了热力学第二定律的诞生。他的“卡诺循环”理论，虽然基于当时的认识局限，却深刻地揭示了能量转化的方向性和不可逆性。本书将详细阐述卡诺的思想如何启发了克劳修斯和开尔文勋爵，最终他们正式确立了热力学第二定律，即熵增原理。我们将探讨熵的概念，它并非仅仅是“混乱”，而是描述系统自发向更稳定状态演化的趋势，这一定律对宇宙的未来走向，以及我们对生命的理解，都产生了深远的影响。 本书还将触及吉布斯等人的工作，他们将热力学原理推广应用于化学反应和相变，发展出自由能等概念，极大地扩展了热力学的应用范围，并为化学工程和材料科学的发展奠定了坚实的基础。 我们也会简要提及玻尔兹曼等人的统计力学方法，他们试图从微观粒子的运动角度来解释宏观的热力学现象，这为我们理解宏观世界的规律提供了全新的视角。 《热力学史话》并非一本艰涩的理论著作，它旨在通过引人入胜的故事，展现科学思想的传承与发展。我们将讲述那些科学家们在探索未知过程中所经历的困难、争议与灵感迸发。我们会看到，科学并非一蹴而就，而是无数智慧碰撞、实验验证、理论升华的结晶。 本书适合任何对科学史、人类思想发展以及我们所处世界运行规律感到好奇的读者。它将带你领略那些被誉为“自然界最普适的定律”是如何诞生和演变的，让你理解能量与物质转化的基本原则，并从中体会到科学探索的魅力与力量。翻开这本书，就如同打开了一扇通往科学智慧殿堂的大门，让你看到人类智慧如何一步步揭示宇宙的奥秘。

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这本书简直是一场关于流体力学和热力学交织的史诗之旅，作者的笔触细腻而又不失严谨，将那些看似抽象的物理定律描绘得栩栩如生。阅读过程中，我仿佛能亲手触摸到分子间的碰撞，感受到能量在不同介质间的无形传递。它绝不仅仅是一本教科书，更像是一本深入探索自然界基本运作原理的哲学著作。特别是关于边界层理论的阐述，简直是教科书级别的范例，清晰地划分了理论的边界，又巧妙地指出了实际工程应用中的复杂性。那些复杂的偏微分方程，在作者的引导下，不再是令人望而生畏的符号堆砌，而是蕴含着深刻物理意义的数学语言。我特别欣赏作者在介绍拉普拉斯方程和泊松方程时所采用的类比手法，它极大地降低了初学者的理解门槛，让我能够迅速抓住问题的核心。这本书的图表设计也极为用心，每一个示意图都精准地服务于文字的表达，避免了冗余和误导。完成一章的学习后，那种豁然开朗的感觉，是很多同类书籍难以给予的。它真正做到了理论与实践的完美融合，让你在理解“为什么”的同时，也掌握了“如何做”。这本书的份量虽然不轻，但每翻开一页，都是一次知识的积累和思维的拓展，读完后，我对整个传热学和动量传递的领域都有了全新的、更为立体的认识。

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我必须强调，这本书在辐射传热部分的深度和广度是其他同类书籍难以企及的。作者没有将辐射仅仅视为一个修正项或一个简单的黑体定律应用，而是将其置于整个能量平衡的核心地位。对于漫射表面和选择性表面的处理，尤其让我印象深刻。书中详细介绍了菲涅尔公式的推导，以及如何利用灰度因子和形状因子来精确计算复杂几何体之间的相互辐射。最让我感到惊喜的是，作者专门辟出章节讨论了辐射与对流在非均匀温度场中的耦合效应，这在实际的燃烧室或高温炉膛模拟中是至关重要的。书中的“辐射网络法”的介绍，将原本复杂的积分方程转化为了易于求解的线性代数问题，这种实用性的提升是巨大的。我发现，每当遇到一个棘手的辐射问题时，翻开这本书，总能找到一个清晰的理论框架来指导我的分析。它成功地平衡了理论的严谨性与工程实践的需求，使得辐射传热不再是那个“最后才考虑”的环节，而是贯穿始终的驱动力之一。

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我花费了大量时间研读了这本书中关于湍流模型的部分，说实话，一开始我对那些雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程感到非常头疼。然而，这本书的叙述方式非常独特，它没有急于抛出复杂的修正因子，而是先从统计学角度深入剖析了脉动速度对平均流场的影响，循序渐进地构建了理解湍流结构的基础框架。作者对于不同湍流模型（比如k-epsilon和SST模型）的适用范围、优缺点以及背后的物理假设，做了极其深入的对比和剖析。特别是对于模型的局限性，作者也毫不避讳地进行了探讨，这对于我们这些希望将知识应用于实际CFD（计算流体力学）仿真的工程师来说，至关重要。它教会我们，模型选择绝非盲目套用公式，而是基于对物理现象深刻理解后的审慎决策。书中的案例分析部分，虽然篇幅有限，但每一个都切中要害，将理论知识与实际的工程挑战紧密地联系起来。我尤其喜欢它对“网格收敛性”和“物理不适定性”的讨论，这提醒着我们在追求精确解的同时，不能忘记对计算结果的批判性审视。总而言之，这本书为我打开了一扇通往高级湍流建模世界的大门，让我对流体工程的复杂性有了更深层次的敬畏。

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这本书在讲述相变传热，尤其是沸腾和冷凝现象时的处理方式，简直是艺术品级别的。它没有把这些过程仅仅看作是热量从一种形式转化为另一种形式的简单过程，而是深入挖掘了微观尺度上的核化、气泡动力学以及液膜的稳定性问题。我以前总觉得，这些涉及到复杂界面现象的描述，很容易陷入定性分析的泥潭，但作者通过引入杨-汤姆孙（Young-Thomson）理论和毛细管力等概念，为理解相变过程提供了坚实的理论支撑。书中的图示清晰地展示了润湿性对成核率的巨大影响，以及表面张力在维持液膜稳定中的关键作用。当我读到关于下降膜冷凝的 Nusselt 解推导时，那种流畅的数学推导过程，简直是一种享受。它展示了如何用微积分的强大力量，将宏观的传热系数与微观的液膜厚度完美关联起来。这本书对于需要设计高效换热器的专业人士来说，是不可替代的参考资料，它提供的不仅仅是公式，更是一套完整的分析思维工具箱，让你能够从第一性原理出发，解决那些看似无解的换热难题。

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这本书的阅读体验，就像是在与一位经验极为丰富、耐心又极其敏锐的导师对话。它对于传导问题的处理，体现了一种深沉的、对基本物理规律的尊重。特别是关于非均匀介质中热扩散方程的求解，作者巧妙地结合了分离变量法和傅里叶级数展开，清晰地展示了如何应对复杂的初始和边界条件。我特别赞赏作者在处理瞬态传导问题时，对“Lumped Capacitance Method”（集总参数法）的适用性限制所做的详尽说明，这避免了大量初学者在应用简化模型时可能犯下的致命错误。此外，书中关于有限差分法求解导热方程的章节，提供了非常扎实的基础，从一维、二维到三维瞬态问题的离散化过程描述得非常清晰，每一步的稳定性分析也交代得非常到位。读完这一部分，我感觉自己不仅仅是学会了如何解题，更是理解了数值计算背后的误差来源和精度保证的哲学。这本书的价值在于，它不仅传授了知识，更培养了一种严谨的、质疑一切的科学态度，让人在面对任何热力学挑战时，都能找到清晰、可靠的路径。

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