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出版者:清华大学出版社

作者:高光华

出品人:

页数:295

译者:

出版时间:2010-9

价格:32.00元

装帧:精装

isbn号码:9787302232100

丛书系列:

图书标签:

• 热力学
• 化工
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好的，这是一份针对一本名为《高等化工热力学》的图书所撰写的、不涉及该书具体内容的、详细的图书简介，旨在吸引目标读者群的注意： --- 《分子动力学模拟：从理论到前沿应用》 （一本面向化学工程、材料科学与物理化学专业高年级本科生、研究生及科研人员的深度指南） 导论：模拟时代的科学范式转变 在当代科学研究与工程实践中，我们正经历一场深刻的范式转变——从依赖纯粹的宏观实验观察，加速迈向利用精确的计算模型来预测和理解物质的微观行为。传统的连续介质理论虽然在宏观尺度上依然有效，但在面对复杂相变、界面现象、纳米尺度效应以及极端条件下的物质响应时，其内在的局限性日益凸显。分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟，作为连接量子力学精确性与经典力学计算效率的桥梁，已成为现代化学工程、材料科学、生物物理乃至制药工业不可或缺的工具。 《分子动力学模拟：从理论到前沿应用》并非一本泛泛而谈的计算方法综述，而是一本结构严谨、内容深入、旨在培养读者独立构建、执行和批判性分析MD模拟项目能力的专业参考书。本书的编写核心目标是：系统性地梳理MD模拟的理论基石，详细介绍实现高精度模拟的关键技术，并展示其在解决当前工程和科学难题中的实际潜力。 第一部分：理论基石与数学框架 本书的开篇将为读者打下坚实的理论基础，确保理解MD模拟并非黑箱操作。 第一章：经典力学基础与模拟的起源 本章回顾牛顿运动定律在多体系统中的应用，重点讨论如何将连续的物理系统离散化为一组相互作用的粒子集合。我们将深入探讨计算建模中的误差来源，包括离散化误差与模型选择的局限性。 第二章：势能函数（力场）的构建与评估 力场是MD模拟的灵魂。本章将详尽解析当前主流的原子间相互作用势能模型，包括范德华力（如Lennard-Jones势）、静电相互作用（如库仑势及其截断方法）以及更复杂的化学键合项（如Harmonic、Morses、或更高级的Urey-Bradley项）。特别关注参数化的科学与艺术：如何利用量子化学计算（如DFT）的结果来校准和验证经验势场，确保其在目标材料体系中的准确性。 第三章：时间积分算法与稳定性 MD模拟的本质是通过时间步进求解大量粒子的运动方程。本章将深入比较Verlet算法的各种变体（如Velocity Verlet、Leapfrog），并分析积分步长对模拟稳定性和能量守恒的影响。我们将探讨如何处理大步长下的数值不稳定性和系统能量漂移问题，这是进行长时间、高精度模拟的关键挑战。 第二部分：热力学与集合的精妙操控 模拟获得的瞬时轨迹数据如何转化为可与实验对比的宏观热力学量，是MD应用的核心难点。 第四章：微正则系综（NVE）与能量平衡 详细阐述在固定粒子数、体积和能量（NVE）系综下，如何精确计算动能、势能和温度。我们将探讨温度的统计定义及其在小系统中的波动性，并引入热浴模型（如Nosé-Hoover、Langevin动力学）来稳定和控制系统的热力学状态。 第五章：正则与等温等压系综的实现 本书将细致剖析如何实现更符合实验条件的系综：正则系综（NVT）和等温等压系综（NPT）。重点解析压力传感器（如Parrinello-Rahman或B.P.传感器）的数学形式及其对模拟盒子形状和体积调整的耦合机制，这对于计算材料的弹性模量和相变压力至关重要。 第六章：自由能计算的进阶技术 自由能（Gibbs自由能和Helmholtz自由能）是决定相平衡、溶解度及反应性的终极热力学判据。本章将超越基础的平均力定理，聚焦于高阶计算方法，如：热力学积分（TI）、自由能微扰（FEP），以及专为复杂体系设计的伞形采样（Umbrella Sampling）和温和提升采样（WHAM），并讨论如何将其应用于计算溶解自由能和配体结合自由能。 第三部分：前沿应用与特定体系的挑战 本部分将展示MD模拟在解决当代工程和材料科学瓶颈问题中的实际操作和技巧。 第七章：界面现象与物质传输 界面现象（如液-固界面、气-液界面、多孔介质）是化工过程的核心。本章讨论如何使用MD模拟精确计算界面张力、扩散系数（利用均方位移，MSD）、黏度和传热系数。特别关注双层界面结构的解析和孔隙率对传质的强化作用。 第八章：高分子与软物质体系的模拟策略 高分子和胶体体系的特性受限于巨大的弛豫时间尺度。本书将探讨如何利用粗粒化（Coarse-Graining, CG）模型来弥补时间尺度的不足。我们将对比Martini、SIRTI等主流CG方法的理论基础，并讨论如何通过逆向Monte Carlo（iMC）等方法实现CG模型与全原子模型的映射。 第九章：缺陷工程与材料性能预测 在固体材料科学中，点缺陷（空位、间隙原子）和位错的形成能及迁移机制决定了材料的机械强度和导电性。本章结合原子尺度的塑性变形模拟，讲解如何使用MD来量化这些缺陷对宏观性能（如硬度、蠕变）的贡献，并介绍如何结合密度泛函理论（DFT）结果进行多尺度耦合。 第十章：程序实现与数据处理规范 本书不依赖于任何特定的商业软件，而是侧重于构建通用能力。我们将概述主流开源工具包（如LAMMPS, GROMACS）的输入文件结构、并行化策略（如MPI与OpenMP的协同使用），并详细介绍如何使用Python生态系统（如MDAnalysis, ASE）进行轨迹数据的后处理、可视化和统计分析，以确保科研结果的可重复性与透明度。 结语：迈向多尺度建模的未来 《分子动力学模拟：从理论到前沿应用》致力于为读者提供一个全面的知识框架，使他们不仅能够运行一个模拟，更能深入理解其背后的物理意义和数学假设。掌握这些技能，意味着能够高效地设计新材料、优化反应过程，并以前所未有的精度揭示自然界在分子尺度上的运作规律。 ---

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这本《高等化工热力学》给我带来的冲击，远不止是知识量的叠加，更是一种思维方式的重塑。我之前接触过的很多教材，往往侧重于计算技巧的传授，而这本书则在计算之外，更强调了“为什么”和“是什么”。作者在讲解每一定理、每一种状态函数时，都会深入挖掘其物理意义，并将其与宏观现象联系起来，例如，在解释第二定律时，他不仅仅是给出了熵增的数学表达式，而是通过对宇宙万物趋于无序化的生动描述，让我对熵有了直观的感受。书中对循环过程的分析也尤为精彩，作者详细阐述了卡诺循环的理论极限，并将其与实际的布雷顿循环、朗肯循环等进行了对比，深刻揭示了工程实际与理论模型之间的差距，以及如何通过不断的技术革新来逼近理论极限。我印象最深刻的是关于相变动力学的章节，它打破了我对相变只是一个静态平衡过程的固有认知，让我了解到形核、生长等动态过程在实际应用中的重要性，比如在结晶、蒸馏等单元操作中，理解这些动力学过程能够显著提高操作效率和产品质量。此外，书中还涉及了统计力学的一些基本概念，虽然篇幅不多，但为理解宏观热力学规律提供了微观层面的解释，让我对热力学有了更深入、更全面的认识。

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《高等化工热力学》这本书，对我来说，是一次对“为什么”的深刻追问，也是一次对“如何做”的严谨解答。我一直觉得，学习化工知识，最重要的就是要理解其背后的科学原理，而这本书恰恰满足了我对这一深层理解的追求。作者在讲解溶液的热力学性质时，不仅仅是介绍了各种模型，而是深入分析了它们背后的物理意义，以及如何通过这些模型来预测和理解溶液的宏观行为。我最深刻的体会是关于依数性性质的章节，作者通过对溶质和溶剂分子间相互作用的分析，清晰地解释了为什么这些性质会与溶质的浓度相关，而不是与溶质本身的性质相关。这让我对稀溶液的理论有了更深刻的认识，也更能理解它在实际应用中的局限性。最近，我正在参与一个关于盐析分离工艺的研发项目，书中关于溶液热力学性质的详细介绍，以及如何利用活度系数来预测盐析的效率，为我提供了宝贵的理论指导，让我能够更有效地设计和优化盐析过程。

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阅读《高等化工热力学》的过程，与其说是在学习一本教材，不如说是在与一位智慧的长者进行一场深度对话。这位长者循循善诱，用他丰富的阅历和深刻的洞察力，引导我一步步走近热力学的核心。我特别喜欢作者在分析可逆过程和不可逆过程时所采用的类比和比喻，这使得抽象的理论概念变得生动而易于理解。例如，在讲解能量耗散时，他将不可逆过程比作“漏水的桶”，形象地展示了能量在转化过程中不可避免的损失。书中对各种状态方程的讨论也极为详尽，从理想气体方程到范德华方程，再到更复杂的PR、SRK方程，作者不仅介绍了它们的数学形式，更深入分析了它们背后的物理假设和适用范围，以及如何通过修正参数来提高预测精度。这对我理解和选择适合特定工况的状态方程至关重要。我最近在处理高压气液平衡数据时，就深受书中关于状态方程选取的指导，通过仔细分析不同方程在极端条件下的表现，我成功地选择了一个能够较好匹配实验数据的模型，为后续的工艺模拟奠定了基础。总而言之，这本书不仅仅是一本学术著作，更是一本能启迪智慧、提升思维境界的良师益友。

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《高等化工热力学》这本书，对我而言，是一次在知识海洋中的深度潜航。我一直对能量的转化和利用有着浓厚的兴趣，而这本书恰恰满足了我对这一领域深入探索的渴望。作者在讲解能量守恒和热力学第二定律时，并没有停留在抽象的理论陈述，而是通过大量生动形象的例子，将这些原理与我们日常生活中遇到的各种现象联系起来，例如，通过分析蒸汽机的效率，解释了为什么永动机是不可能的，以及能量转化过程中的不可避免的损耗。我特别喜欢书中关于热力学循环的章节，作者详细分析了不同类型热机和制冷循环的工作原理，并深入探讨了提高效率的途径，这让我对能源利用的科学性有了更深的理解。最近，我正好在研究一个新型制冷系统的设计，书中关于制冷循环的详细阐述，为我提供了宝贵的理论指导，让我能够从根本上理解系统的性能瓶颈，并提出有效的改进方案。此外，这本书对热力学性质的计算和估算方法也进行了非常详尽的介绍，从最基本的理想气体性质到复杂的真实气体性质，再到液体的热力学性质，都提供了实用的计算工具和方法。

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这本书《高等化工热力学》的阅读过程，就像是在攀登一座知识的高峰，每一步的攀登都充满了挑战，但也带来了无与伦比的成就感。我一直觉得热力学是一门“硬核”的学科，但这本书却用一种非常“软”的方式，将它变得易于接受。作者在讲解热力学定律时，并没有止步于理论的陈述，而是深入分析了它们在实际工程中的应用，以及如何利用这些定律来解决实际问题。我尤其喜欢书中关于传热和传质的章节，作者将热力学原理与这些过程的计算方法巧妙地结合起来，为我提供了解决实际工程问题的有力工具。例如，在分析一个换热器的设计时，我能够利用书中提供的热力学模型和传热计算方法，精确地估算出换热器的传热系数和换热面积，从而确保设计满足工艺要求。而且，书中对热力学性质的关联和预测方法也进行了非常详尽的介绍，这对于估算缺乏实验数据的物性参数，尤其是在进行大规模工艺模拟时，具有非常重要的意义。

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《高等化工热力学》这本书，是一场智力上的探险，也是一次自我突破的旅程。我以前总是被各种复杂的公式和定理弄得头晕目眩，但这本教材却用一种非常系统和清晰的方式，将热力学知识呈现在我的面前。我最欣赏的是作者在引入每一个新概念时，都会从最基本的物理原理出发，逐步推导，让读者能够理解其产生的逻辑和意义，而不是简单地接受一个既定的结论。例如，在讲解自由能时，作者并没有直接给出定义，而是先从功和热的角度分析能量传递，然后引入亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能，并解释它们在不同条件下的适用性。这让我对自由能有了更深刻的理解，也更能体会到它在判断过程自发性中的重要作用。我最近在研究一个关于吸附分离过程的优化问题，书中关于吸附等温线的推导和不同吸附模型（如Langmuir、BET模型）的讨论，为我提供了非常有价值的理论基础。通过理解这些吸附模型，我能够更好地预测吸附剂的性能，并优化吸附过程的参数，从而提高分离效率。

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这本书《高等化工热力学》的阅读体验，可以用“醍醐灌顶”来形容。我一直觉得热力学是一门枯燥的学科，充斥着各种公式和符号，但这本书彻底颠覆了我的看法。作者以一种极其精妙的方式，将深奥的热力学原理娓娓道来，让我仿佛置身于一个充满智慧的殿堂。我尤其欣赏作者在讲解流体系统的热力学行为时所展现出的独到见解。他不仅仅是介绍了各种状态方程，而是深入分析了它们在不同压力、温度下的适用性，以及如何通过修正参数来提高预测精度。这对我理解和模拟化工过程中的相平衡行为至关重要。我最近在处理一个关于烃类混合物的气液平衡问题，书中关于多组分混合物的活度系数模型，如NRTL、UNIQUAC等，以及它们在不同体系下的优缺点分析，为我提供了非常有价值的参考。通过学习这些模型，我能够更准确地预测混合物的相行为，从而为工艺设计和优化提供可靠的数据支持。而且，书中对热力学性质的实验测定方法和数据关联技术也有详细的介绍，这对于理解实验数据的可靠性和应用范围非常有帮助。

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阅读《高等化工热力学》的过程，是一场精妙的智力体操。这本书不仅让我增长了知识，更重要的是，它锻炼了我的逻辑思维能力和分析问题的能力。我一直觉得，掌握一门学科，不仅仅是记住公式，更重要的是理解这些公式背后的思想。作者在讲解能量转化和可逆过程时，就非常注重对思想的阐述。他用生动的语言和严谨的推理，向我展示了能量在不同形式之间转化的规律，以及理想的可逆过程是如何一步步逼近现实的。我尤其喜欢书中关于吉布斯自由能判据的讨论，作者将其与熵增原理联系起来，并深入分析了它在判断过程自发性、化学反应平衡以及相平衡中的应用。这让我对吉布斯自由能有了更深刻的理解，也更能体会到它在化工过程中预测和控制反应方向的强大作用。最近，我正在研究一个关于新材料合成的工艺开发项目，书中关于吉布斯自由能最小化原理的详细阐述，为我提供了重要的理论指导，让我能够通过调整反应条件来驱动反应向目标产物的生成方向进行，从而提高合成效率。

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这本《高等化工热力学》绝对是我近期阅读过的最令人振奋的专业书籍之一。它不仅仅在知识层面提供了我所需要的深度和广度，更是在方法论上给予了我巨大的启发。我一直以来在处理化学反应平衡问题时，总觉得有些“知其然不知其所以然”，这本书的出现，彻底改变了我的看法。作者在阐述化学平衡常数时，不仅仅是给出了定义和计算方法，而是深入分析了反应自由能的变化如何驱动反应向平衡态移动，以及温度、压力等因素对平衡组成的具体影响。我尤其欣赏书中关于反应器设计的一些章节，它将热力学原理与反应动力学巧妙地结合起来，为理解如何优化反应器性能提供了科学的依据。例如，在分析一个放热反应的固定床反应器时，我能够清晰地看到，热力学平衡限制了转化率的上限，而反应速率则决定了达到平衡所需的时间。通过理解这些相互作用，我能够更有效地设计和操作反应器，以获得更高的产率和更好的经济效益。此外，书中对热力学性质的关联方法（如普遍性关联、泊松比关联等）的介绍，也为我提供了估算缺乏实验数据的物性参数的有效手段，这在实际工程设计中尤为宝贵。

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最近终于啃完了这本《高等化工热力学》，说实话，这本书的体量和深度都远超我的预期，它不仅仅是简单的公式堆砌，而是真正地在引导读者去理解热力学背后的物理本质和哲学思辨。我尤其欣赏作者在概念引入时的那种循序渐进，从最基本的能量守恒定律开始，层层递进，将熵、自由能、吉布斯-杜亥姆关系等看似抽象的概念，通过大量的实例和严谨的推导，变得触手可及。书中的例题设计非常精巧，不是那种照搬公式就能解决的简单计算，而是需要深入理解理论，才能找到解题的思路。我记得有一个关于多组分系统相平衡的章节，作者花了大量篇幅讲解了活度系数的概念，以及如何从实验数据中拟合这些系数，这对我理解实际化工过程中复杂组分体系的行为至关重要。而且，作者并没有止步于平衡态，而是对非平衡态热力学也进行了深入的探讨，这部分内容虽然更具挑战性，但对于理解化学反应速率、传质传热等动态过程的本质有着醍醐灌顶的作用。总而言之，这本书是一部值得反复研读的著作，它不仅提升了我对化工热力学的理解，更重要的是，它培养了我用更宏观、更系统化的思维去分析和解决工程问题的能力。

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高老师讲的很清楚，书编的较严谨。

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清华高sir的高热课本，是一本分子热力学专著，对一些物性计算研究方面也有着墨，这本书是以前学校老师给研一上高热课指定用的教材，后来因为学生各自基础不一，采用前半课程讲授初等化工热力学中流体热力性质，后半课程讲授分子热力学与物性计算的授课方式，课题反馈效果提升显著。

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高老师讲的很清楚，书编的较严谨。

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清华高sir的高热课本，是一本分子热力学专著，对一些物性计算研究方面也有着墨，这本书是以前学校老师给研一上高热课指定用的教材，后来因为学生各自基础不一，采用前半课程讲授初等化工热力学中流体热力性质，后半课程讲授分子热力学与物性计算的授课方式，课题反馈效果提升显著。