電化學原理與方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:五南

作者:胡啟章

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20021201

价格:NT$ 200

装帧:

isbn号码:9789571131184

丛书系列:

图书标签:

• 电化学
• 原理
• 方法
• 分析化学
• 物理化学
• 电极反应
• 电解质溶液
• 腐蚀
• 电池
• 传感器

《电化学原理与方法》 本书是一本深入探讨电化学核心概念、前沿技术及其广泛应用的专业著作。电化学作为连接化学与物理的关键学科，在能源储存、环境治理、生物传感、材料科学等众多领域扮演着至关重要的角色。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解电化学反应的机理，掌握相关的实验技术，并能将其应用于解决实际问题。 核心内容概览： 电化学基础理论： 本书从最基本的电化学原理讲起，详细阐述了电荷转移、电极电势、能斯特方程、电化学电池的构成与工作原理。读者将理解为何某些物质在特定条件下能够产生电流，以及如何通过控制电化学过程来驱动化学反应。我们将深入探讨法拉第定律，理解电解过程中物质的转化与电量之间的精确关系。此外，热力学在电化学中的应用，如吉布斯自由能、平衡常数与电势的关系，也将得到详尽的阐述，为理解电化学过程的自发性提供理论基础。 电化学界面与过程： 电化学反应的核心发生在电极-电解质界面。本书将重点介绍电化学界面的结构、双电层理论、吸附现象以及电极反应动力学。读者将学习如何理解和描述电子在电极与溶液之间的传递过程，包括氧化还原反应的机理、活化能、以及影响反应速率的因素。我们还会探讨电荷传递、质量传递（如扩散、迁移、对流）以及化学反应在界面上的协同作用，这些是理解复杂电化学行为的关键。 电化学测量技术： 为了研究和应用电化学，掌握各种测量技术至关重要。本书将系统介绍多种电化学分析方法，包括但不限于： 循环伏安法 (CV)： 这种技术是研究电极反应动力学、氧化还原电势和吸附行为的强大工具。我们将详细解释CV曲线的解读，以及如何利用它来识别和表征电化学过程。 计时电位法 (Chronoamperometry / Chronopotentiometry)： 通过控制电位或电流随时间的变化，这些方法能够提供关于扩散控制过程和反应动力学的重要信息。 电化学阻抗谱 (EIS)： EIS是一种非破坏性的、能够提供电化学界面信息和动力学参数的强大技术。我们将深入讲解其原理、数据分析方法以及在电池、燃料电池、腐蚀等领域的应用。 开路电位测量： 这种简单但重要的技术可用于监测腐蚀过程和电化学系统的稳定性。 电量滴定： 利用精确控制的电化学过程来定量分析物质的含量。 扫描电化学显微镜 (SEC-M)： 介绍这种高分辨率成像技术，能够可视化电化学反应在表面的局部行为。 电化学在能源领域的应用： 能源是现代社会发展的基石，电化学在可再生能源的开发和利用方面发挥着核心作用。本书将重点探讨： 二次电池： 详细介绍锂离子电池、铅酸电池、镍镉电池等主流二次电池的电化学原理、材料选择、结构设计以及性能优化。我们将深入分析充放电过程中的电化学反应、离子传输以及界面稳定性问题。 燃料电池： 阐述质子交换膜燃料电池 (PEMFC)、固体氧化物燃料电池 (SOFC) 等不同类型燃料电池的工作机理、电极催化剂、电解质选择以及能量转换效率。 电解水制氢： 介绍电化学方法制备绿色氢能的技术，包括阴极和阳极的反应过程、催化剂开发以及电解槽的设计。 超级电容器： 探讨双电层电容器 (EDLC) 和赝电容器的工作原理，以及它们在储能领域的优势。 电化学在环境与生物领域的应用： 电化学传感器： 介绍如何利用电化学原理设计用于检测离子、分子、生物标志物的传感器，包括酶电极、免疫电极等。 电化学环境保护： 探讨电化学氧化还原技术在废水处理、污染物降解、空气净化中的应用。 生物电化学： 介绍电化学与生物学交叉领域的研究，如电化学驱动的生物反应、微生物燃料电池等。 电化学在材料科学中的应用： 电沉积与电铸： 阐述通过电化学方法制备金属、合金、导电聚合物等功能材料的原理和技术。 腐蚀与防护： 深入分析金属材料的电化学腐蚀机理，以及电化学防护方法（如阳极保护、阴极保护）的原理。 功能材料的电化学调控： 探讨如何通过电化学手段改变材料的性质，如电致变色材料、智能材料等。 本书特色： 体系完整，逻辑清晰： 从基础理论到前沿应用，本书构建了一个完整的知识体系，层层递进，易于理解。 理论与实践结合： 不仅深入剖析电化学原理，还详细介绍了相关的实验技术和数据处理方法，强调理论指导实践。 应用广泛，与时俱进： 紧跟电化学研究和应用的热点，涵盖了能源、环境、生物、材料等多个重要领域。 语言严谨，表述精确： 采用专业、清晰的语言，确保科学概念的准确传达。 图文并茂，便于学习： 丰富的图表和示意图有助于读者理解抽象的电化学过程和模型。 本书适合于化学、化工、材料科学、能源科学、环境科学、生物医学工程等相关专业的本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员和工程技术人员。通过阅读本书，读者将能够系统掌握电化学的理论精髓，熟练运用相关的实验技术，并能将所学知识应用于解决实际科学与工程问题，为推动相关领域的发展贡献力量。

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这本书的结构布局堪称教科书设计的典范，特别是它对**量子力学**基础的搭建，流畅且极具启发性。作者非常巧妙地避开了许多初学者容易陷入的哲学争论，而是聚焦于**薛定谔方程**的实际应用。对于**算符代数**和**本征值问题**的讲解，采用了清晰的矩阵表示法作为辅助，这对于习惯了线性代数工具的读者来说，无疑是极大的福音。我尤其赞赏其中关于**角动量量子化**的处理，作者通过对$L^2$和$L_z$算符的对易关系进行深入探讨，自然而然地导出了球谐函数（Spherical Harmonics）的性质，这种从基本数学结构到物理图像的完美契合，令人印象深刻。读完这部分，我对波函数的概率解释和测量的非确定性有了更为坚实的把握，量子世界的神奇和怪异感被一种严谨的数学美感所取代。

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这本著作在处理**电磁学**理论时，展现出了令人叹为观止的深度和广度。很多教科书往往将麦克斯韦方程组当作一个既定的事实抛出，但在本书中，作者却花费了大量的篇幅，细致地追溯了从法拉第实验到赫兹验证的整个历史脉络。这种“溯源式”的教学方法，极大地增强了理论的“可信度”和“合理性”。更难得的是，书中对**波的传播**现象的分析，涉及到了边界条件、波导管以及天线理论的初步介绍，这对于工程背景的读者来说，是极为宝贵的补充材料。我特别留意了关于**电磁场中的能量与动量**的讨论，书中运用了坡印亭矢量（Poynting vector）进行详细的积分分析，这部分内容在其他同类书籍中常常被轻描淡写，但在这里却得到了充分的重视。这种对基础概念的深挖，使得我对能量如何通过场进行传输有了非常直观的认识，为后续学习更高级的场论打下了坚实的基础。

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这本书的内容简直是物理学领域的一场饕餮盛宴！作者的叙述方式极为生动，仿佛不是在阅读枯燥的理论，而是在跟随一位经验丰富的向导，深入探索一个宏大而又精妙的科学世界。特别是对于那些看似抽象的概念，作者总能找到巧妙的比喻和贴切的实例来加以阐释，使得即便是初学者也能迅速抓住问题的核心。我特别欣赏其中对**经典力学**部分的处理，它没有停留在牛顿定律的简单罗列上，而是深入挖掘了拉格朗日量和哈密顿量这些更本质的描述方式。书中对**变分原理**的推导过程，逻辑链条清晰得令人拍案叫绝，每一步的数学操作都仿佛被精心编排过，既严谨又不失优雅。读完这一部分，我感觉自己对“运动的本质”有了一种全新的、更深层次的理解，不再满足于“力”的表象，而是开始追问能量和对称性在自然规律中扮演的角色。这种从宏观现象到微观原理的层层递进，极大地拓宽了我的思维边界。

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相较于其他侧重于纯理论推导的教材，这本书在**热力学与统计物理学**的结合方面，做出了非常成功的尝试。作者并未将热力学定律孤立看待，而是立刻将其与微观粒子的随机运动联系起来。对**玻尔兹曼分布**的阐述尤为精彩，它不仅仅是给出了一个公式，而是通过对大量粒子宏观性质是如何“涌现”出来的细腻描绘，让人真切感受到统计方法的强大魅力。书中穿插了大量的**相变**实例分析，从范德华方程到伊辛模型（Ising Model）的定性讨论，都处理得恰到好处，既不过于简化导致失真，也不至于过于复杂到让人望而却步。对于**熵**这个概念，作者尝试了不同的角度去定义和解释，包括信息熵的引入，这种跨学科的视角，极大地丰富了我们对“无序度”的理解，感觉像是完成了一次心灵的洗礼，对宇宙的演化方向也有了更深层次的敬畏。

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最让我感到惊喜的是，本书在介绍**固体物理基础**时，展现出的实用性和前瞻性。它并非满足于讲解晶格振动和能带理论的皮毛，而是深入到了**布洛赫定理（Bloch Theorem）**的数学推导过程，并清晰地解释了为什么电子在周期势场中会表现出“自由粒子”和“束缚粒子”之间的过渡特性。书中对**费米面**概念的引入和对其在金属、半导体中的意义的阐述，逻辑清晰、图示丰富，极大地帮助我理解了材料导电性的微观根源。此外，作者还花了相当的篇幅讨论了**半导体异质结**的形成原理，这部分内容非常贴近现代电子器件的实际操作，让我意识到理论物理如何直接驱动了工程技术的飞速发展。整本书读下来，给我留下的印象是：它不仅传授了知识，更重要的是，它教会了我如何用物理学的思维框架去剖析和解决现实世界中复杂的问题，其价值远远超出了单纯的理论知识积累。

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