Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statistical Thermodynamics (3rd Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Addison Wesley

作者:Francis W. Sears

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1975-01-01

价格:USD 140.80

装帧:Hardcover

isbn号码:9780201068948

丛书系列:

图书标签:

• 热学
• 热力学
• Thermodynamics
• Kinetic Theory
• Statistical Thermodynamics
• Physics
• Engineering
• Physical Chemistry
• Heat Transfer
• Energy
• Equilibrium
• Molecular Dynamics

物理化学核心概念深度探索：从宏观现象到微观机制 本书聚焦于经典物理化学的基石——热力学、化学动力学以及统计力学原理，旨在为读者提供一套严谨、连贯且深入的理论框架，用以理解物质在能量、时间维度上的行为。本书不仅仅是对现有知识的简单汇编，更强调理论的内在逻辑、相互联系以及在解决复杂实际问题中的应用能力。 第一部分：热力学——能量、平衡与方向的法则 本部分深入剖析了热力学的基本公设和定律，这是理解一切物理化学现象的出发点。我们从宏观现象入手，严格定义了功、热、内能等基本状态函数，并引入了第一定律作为能量守恒在物理系统中的体现。 深入探讨：状态函数与过程分析 书中详尽讨论了等温、绝热、等压、等容等典型过程下的能量变化计算。特别强调了焓（$H$）作为反应热量衡量的便利性，并结合赫斯定律，展示如何通过已知的标准生成焓或燃烧焓来预测复杂反应的整体热效应。拉格朗日乘数法被用于推导等温、等压条件下最大做功的条件，为化学平衡的定量描述奠定了基础。 熵与第二定律的本质 第二定律被置于核心地位，我们不仅从克劳修斯和开尔文-普朗克的表述出发，更深入到玻尔兹曼对熵的统计力学解释——$S = k ln W$。通过可逆与不可逆过程的对比，清晰阐明了熵增原理是决定过程自发性的根本驱动力。卡诺循环的分析，不仅是制冷和热机效率的理论极限，更是理解能量耗散和品质下降的关键模型。 化学平衡的驱动力：吉布斯自由能 本章的核心在于将热力学与化学反应的自发性紧密结合。吉布斯自由能（$G$）的引入，使得我们能够在恒温恒压条件下，仅依据系统的状态函数变化来判断反应的最终平衡点。我们详细推导了 $Delta G = Delta H - TDelta S$ 关系，并探讨了标准态的选择对平衡常数（$K$）计算的影响。如何利用 $K$ 值来预测反应的转化率、温度依赖性（范特霍夫方程）以及压力对平衡位置的影响（勒夏特列原理的定量化），是本节的重点应用。 相平衡的精妙：吉布斯相律 对于多组分多相体系，本书利用吉布斯相律 $F = C - P + 2$ 这一强大的工具，系统性地分析了单组分（如水的相图）和二组分体系的相图。深入解析了共晶点、共熔点、共沸点的热力学意义，并结合拉乌尔定律和亨利定律，详细阐述了理想溶液和非理想稀溶液的凝固点降低、沸点升高等依数性规律的推导与应用。 第二部分：化学动力学——时间、速率与机理的追溯 热力学告诉我们反应能否发生，而化学动力学则回答了反应发生的速度有多快，以及具体的转化路径。本部分建立起速率定律、反应级数与分子碰撞理论之间的桥梁。 反应速率的定义与表征 本书从微分速率方程出发，清晰区分了零级、一级、二级反应的积分速率方程形式及其在半衰期上的体现。重点讨论了反应级数确定实验方法，如初态法和半衰期法，并强调了反应活化能（$E_a$）的概念，即系统需要克服的势垒。 阿累尼乌斯方程的深度解析 阿累尼乌斯方程 $k = A e^{-E_a/RT}$ 被视为连接温度与速率的黄金法则。书中不仅展示了如何利用线性化图解法确定 $E_a$ 和指前因子 $A$，更着重探讨了指前因子 $A$ 在统计力学背景下的微观含义——它包含了有效碰撞频率和空间取向因子。 碰撞理论与过渡态理论的对比 碰撞理论（Collision Theory）被用作理解速率常数微观基础的初步模型，它解释了速率对分子动能和有效碰撞的依赖性。随后，过渡态理论（Transition State Theory, TST）被引入，作为更精确的模型。TST 建立了反应速率常数与过渡态的自由能（$Delta G^ddagger$）之间的关系，明确了反应途径的自由能剖面图的重要性，并解释了熵因子在速率控制中的作用。 复杂反应的动力学挑战 对于涉及多个反应步骤的复杂体系，本书详细分析了定速步骤（Rate-Determining Step）的概念。对于链式反应，着重讲解了稳态近似法（Steady-State Approximation）的应用，例如过氧化氢分解或烃类燃烧反应中的自由基链式反应机理分析。对于光化学反应，则引入了摩尔定律和量子产额的概念。 第三部分：统计力学基础——从微观粒子到宏观性质的统一 统计力学是连接微观世界（分子运动、能级）和宏观热力学量的桥梁。本部分专注于配分函数（Partition Function）的构建和应用。 统计力学的基本假设与系综 本书从玻尔兹曼的统计假设出发，介绍了微正则系综、正则系综和宏正则系综的概念，并详细阐述了如何利用正则系综（Canonical Ensemble）导出热力学函数。重点在于概率分布函数，特别是玻尔兹曼分布在确定系统能量分布上的核心作用。 配分函数：宏观世界的微观密码 配分函数 $q$ 被定义为系统所有微观状态的“加权总和”，是连接微观与宏观的中心量。本书系统性地推导了分子运动的各个自由度对总配分函数的贡献： 1. 平动配分函数 ($q_{trans}$): 基于理想气体在三维盒子内的能级分布，推导出其与体积和温度的依赖关系。 2. 转动配分函数 ($q_{rot}$): 针对刚性转子的近似处理，涉及转动常数 $B$ 的概念。 3. 振动配分函数 ($q_{vib}$): 采用谐振子模型，展示了在高温极限和低温极限下的近似形式，并强调了其对内能的贡献。 4. 电子配分函数 ($q_{elec}$): 讨论了电子能级简并度的影响。 热力学量的统计推导 通过配分函数，我们精确地推导了所有基本热力学量：内能 $U = NkT^2 (frac{partial ln Q}{partial T})_V$，压力 $P = kT (frac{partial ln Q}{partial V})_T$，以及熵 $S = k ln Q + frac{U}{T}$。这些推导清晰地展示了统计学概念如何自然地回归到热力学定律。 化学平衡的统计描述 统计力学对化学平衡的描述，是从分子层面对反应前后配分函数的比较。我们推导了平衡常数 $K$ 与反应物和产物配分函数比值的关系：$K = exp(-Delta epsilon_0 / RT) cdot (frac{q_{产}}{q_{反}})^N$，其中 $Delta epsilon_0$ 是零点能的差异。这使得我们能够从分子结构和能级数据出发，预测化学反应的平衡常数，完成了整个理论体系的闭环。 本书结构严谨，逻辑清晰，通过理论推导与应用实例的紧密结合，帮助读者不仅掌握物理化学的知识点，更能理解能量、时间和概率这三大核心概念如何在微观层面统一起来，为高阶的物理化学研究和工程应用打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织结构简直是一场精心编排的交响乐，逻辑的推进流畅得让人拍案叫绝。它没有采取那种孤立地堆砌知识点的做法，而是巧妙地将宏观的热力学定律作为起点，然后如同剥洋葱皮一样，层层递进地深入到微观的分子运动和统计力学的基本假设。我尤其欣赏作者在介绍基本概念时的那种耐心和细致，比如对熵的定义，它不仅给出了数学表达式，更重要的是用多种不同的物理图像去诠释其含义，这对于初学者理解“无序度”这一抽象概念至关重要。等到我们自然过渡到第二部分——动理学理论时，你会发现前面对统计集合的讨论已经为后续推导玻尔兹曼方程打下了坚实的基础，两者之间衔接得天衣无缝，没有那种生硬的跳跃感。这种“承上启下”的设计，极大地降低了自学过程中的认知负荷。它就像一位耐心的导师，每走一步都为你铺平了道路，让你在不知不觉中掌握了整个物理图像的全貌，而不是仅仅记住了一堆公式的皮毛。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真的非常引人注目，那种深沉的蓝色调配上清晰的白色字体，立刻就能给人一种专业、严谨的感觉。我拿到手的时候，首先关注的就是它的排版和印刷质量。不得不说，出版社在这方面下了不少功夫，纸张的质感很好，拿在手里沉甸甸的，翻阅起来也很舒服，长时间阅读眼睛也不会感到太累。尤其是那些复杂的数学公式和图表，印得非常清晰锐利，即便是最细微的符号也能辨认无碍，这对学习热力学和统计物理这种高度依赖图示和公式的学科来说，简直是福音。我记得有一次，我需要对照一个复杂的布居数图，如果印刷模糊不清，那真的会让人抓狂，但这本书在这方面做得无可挑剔。另外，书的装订也非常结实，感觉可以经受住多次、长期的翻阅和携带，不用担心用了一学期就散架。这种对细节的关注，体现了出版方对学术书籍应有品质的尊重。从物理外观上来说，它给我的第一印象就是一本值得信赖的、严肃的学术工具书，完全没有那种廉价的快餐教材感，让人从拿到书的那一刻起就充满了学习的动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，它不像某些翻译教材那样干巴巴的，而是带着一种清晰、略显英式幽默的逻辑线条。作者似乎非常清楚读者在哪个环节容易产生误解，所以在关键的定义或定理的阐述之后，总会插入一小段“旁白”式的解释，用更生活化、更直观的语言来加固概念。这种叙事方式极大地提高了阅读的粘性，让你感觉不像是在啃一本教科书，而是在听一位非常博学的学者在给你讲授他的研究心得。特别是在讨论热力学第二定律的哲学意义，或者统计力学中的“遍历性假设”这类偏向于概念深层含义的部分时，这种叙述上的灵活性就显得尤为重要。它没有让理论变得枯燥乏味，反而激发了读者更深层次的思考，去探究这些基础定律对我们理解宇宙的意义，而不仅仅是停留在解决考试问题的层面。这种兼具深度和可读性的平衡，是这本书能够在众多热统教材中脱颖而出的关键因素。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，这本书在数学工具的使用上是相当“不留情面”的，它要求读者必须对高等数学，特别是偏微分方程和线性代数有扎实的掌握。作者在推导过程中，几乎没有做过度的“简化”或“跳步”，力求保持推导过程的完整性和数学上的严谨性。对于那些数学基础相对薄弱的同学来说，阅读起来可能会感到吃力，需要反复查阅高等数学的参考书。但这恰恰也是这本书的价值所在——它拒绝提供肤浅的结论，而是让你直面物理理论背后的数学骨架。例如，在处理量子统计（如费米子和玻色子系统）时，作者没有回避复杂的积分和求和技巧，而是清晰地展示了它们是如何从波恩-冯·诺依曼的统计力学框架中自然产生的。这种对数学严谨性的坚持，使得这本书成为未来从事理论研究或更高级物理学习的极佳垫脚石，它培养的不是一个知道“怎么算”的人，而是一个理解“为什么这样算”的人，这在学术界是至关重要的区别。

评分☆☆☆☆☆

要说这本书最让人印象深刻的特点，那绝对是它在例题和习题设置上的广度和深度了。很多教材的习题往往只是对课本例题的简单变体，但在这里，你面对的是真正的智力挑战。有些习题设计得极其巧妙，它迫使你必须回溯并重新整合前几章学到的不同知识点才能得出答案。举个例子，书中关于范德华气体状态方程的推导及其在临界点附近的修正，不仅仅是一个代数练习，它更是一次对基本假设局限性的深刻反思。更棒的是，许多习题后面还附带有非常精炼的提示或者最终结果的对比，这避免了学生在卡住时完全迷失方向，提供了及时的反馈机制。我个人最喜欢那些需要结合实验数据进行分析的习题，它们将理论与现实世界紧密地联系起来，让你真切地体会到，这些看似抽象的物理定律，是如何精确地描述我们身边发生的宏观现象，比如气体混合、相变过程等等，极大地增强了学习的成就感和应用价值。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆