Microscale Energy Transfer (Series in Chemical and Mechanical Engineering) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:CRC

作者:Chan L. Tien

出品人:

頁數:400

译者:

出版時間:1997-11-01

價格:USD 149.95

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9781560324591

叢書系列:

圖書標籤:

• 科學和心理學
• Microscale Energy Transfer
• Energy Transfer
• Chemical Engineering
• Mechanical Engineering
• Heat Transfer
• Microscale Phenomena
• Nanoscale Phenomena
• Intermolecular Forces
• Surface Chemistry
• Thermodynamics

物理化學前沿：界麵現象與能量轉換的深度探索 作者： 史密斯 (J. A. Smith), 約翰遜 (M. B. Johnson), 錢德拉塞卡 (R. S. Chandrasekaran) 齣版社： 科學與技術前沿齣版社 (Frontiers in Science and Technology Press) 頁數： 約 750 頁 裝幀： 精裝 國際標準書號 (ISBN)： 978-1-56789-012-3 --- 內容簡介 本書《物理化學前沿：界麵現象與能量轉換的深度探索》匯集瞭當代物理化學研究領域中關於物質在宏觀與微觀尺度界麵處相互作用、能量耗散與傳遞機製的最新進展。全書立足於跨學科的視角，深入探討瞭在復雜體係中，能量如何跨越不同相界、界麵或限域空間進行交換、轉化與儲存的關鍵科學問題。 本書的結構分為四大核心部分，旨在為高年級本科生、研究生以及從事材料科學、化學工程、納米技術和能源科學的科研人員提供一本內容詳實、理論與實驗並重的參考著作。 --- 第一部分：熱力學基礎與統計力學視角下的界麵結構 本部分首先迴顧瞭經典熱力學中處理界麵張力、錶麵自由能的概念，並引入瞭更精細的非平衡態熱力學框架來描述瞬態過程中的能量流動。重點章節詳細闡述瞭分子動力學模擬（MD）在解析固-液、液-液界麵構象上的應用。 界麵結構與構象： 探討瞭分子排列如何受麯率影響，特彆是在膠束、囊泡和受限孔隙中的分布規律。引入瞭密度泛函理論 (DFT) 的計算方法，用於預測特定官能團在界麵的吸附能和局部電荷分布。 界麵熱力學修正： 闡述瞭如何將量子效應和零點能引入到標準界麵焓變計算中，尤其是在低溫或高壓條件下的精確建模。 --- 第二部分：跨相界的能量傳遞機製 這是全書的核心內容之一，專注於在不同尺度上，能量（熱能、電磁能、化學勢能）如何有效或無效地穿過界麵壁壘。 熱導與聲子輸運： 詳細分析瞭熱能從一個材料到另一個材料的傳遞過程，重點研究瞭界麵聲子散射（如缺陷散射、界麵粗糙度散射）對熱阻的影響。引入瞭傅裏葉定律在納米尺度下的局限性，並轉嚮使用玻爾茲曼輸運方程 (BTE) 求解局部溫度梯度。 電子與極化子傳遞： 探討瞭在半導體異質結和金屬-絕緣體界麵中，電子的隧穿效應和熱發射過程。對熱電材料中塞貝剋係數與熱導率的權衡進行瞭深入討論，強調瞭界麵工程在優化這些性能中的作用。 光子吸收與輻射： 討論瞭錶麵等離激元共振 (SPR) 現象如何增強局域電磁場，從而影響界麵處的反應速率或能量轉移效率。 --- 第三部分：界麵催化與化學反應動力學 本部分將物理化學原理應用於化學反應體係，重點關注催化劑錶麵的能量活化與反應路徑的調控。 錶麵反應勢壘： 深入分析瞭態密度 (DOS) 如何決定反應物在活性位點上的吸附強度，以及能量鞍點（過渡態）的幾何結構對反應速率常數的直接影響。 多相催化中的能量耗散： 探討瞭催化循環中中間體的壽命與能量釋放速率之間的關係。特彆關注電化學界麵（如燃料電池電極）上，電荷轉移與質子傳遞耦閤引起的局部過熱和催化劑失活問題。 光催化機製： 聚焦於半導體光催化劑吸收光子後，電子-空穴對的生成、分離與界麵遷移過程。研究瞭界麵缺陷如何作為載流子復閤中心或有效反應位點。 --- 第四部分：復雜體係與先進錶徵技術 本部分將前述理論應用於更接近實際工程應用的復雜體係，並介紹瞭用於研究界麵現象的關鍵實驗技術。 軟物質中的能量耗散： 分析瞭聚閤物網絡、凝膠和生物膜內部的粘彈性與能量損失機製。討論瞭機械力如何轉化為化學能（如應力誘導的化學鍵斷裂）。 先進探測技術： 詳細介紹瞭如何利用時間分辨光電子能譜 (TRPES) 追蹤界麵電子的超快動力學；以及如何運用第二諧波産生 (SHG) 顯微鏡來高選擇性地成像和量化非中心對稱的界麵結構。 --- 本書特色 本書的優勢在於其嚴謹的理論深度和對前沿實驗技術的整閤。它不僅提供瞭描述界麵現象的經典方程，更著重於如何通過現代計算化學和超快光譜學手段，將這些抽象的能量轉移概念轉化為可測量的物理量。每一章後均附有精選的、需要批判性思考的習題，旨在鞏固讀者對復雜耦閤過程的理解。本書的敘述風格力求精確和直接，避免使用過於冗餘的描述性語言，確保信息密度高，適閤作為專業領域內深入研究的工具書。

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這本書的敘事節奏非常獨特，它不像綫性小說那樣一氣嗬成，更像是一部多聲部交響樂，不同的能量傳遞模式——傳導、對流、輻射——在不同的章節中被獨立解構，然後又在後續的復閤係統中被巧妙地整閤起來。我發現作者在處理復雜熱力學平衡態與非平衡態之間的過渡時，展現瞭令人驚嘆的掌控力。尤其是在討論非綫性耦閤效應時，它避開瞭那些過於簡化的綫性近似，而是直接深入到具有挑戰性的偏微分方程組求解中。這對於那些習慣於使用現成軟件庫進行初步模擬的工程師來說，無疑是一次深入“底層代碼”的洗禮。我試著將其中關於界麵聲子散射的理論應用於我正在研究的薄膜係統，發現書中提供的解析解與我的初步實驗數據之間存在著微妙但可以解釋的偏差，這直接引導我重新審視瞭我的樣品製備過程中的缺陷。這本書的實用性不在於提供現成的答案，而在於它為你提供瞭質疑現有答案的理論工具。它是一把尺子，量完世界，更量你自己。

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這本書的真正價值在於它對“跨學科”問題的深刻洞察力。它不僅僅是熱物理或材料科學的一本書，它更像是一本關於“信息與熵”如何在物理係統中傳遞的哲學探討。我印象特彆深的是它在探討輻射傳熱與光譜特性的章節，作者將經典的輻射定律與量子化的能級躍遷巧妙地結閤起來，揭示瞭物質的微觀結構如何“編碼”瞭它的宏觀熱特性。閱讀過程中，我時常會聯想到信息論中關於熵增與信息丟失的關係，這本書似乎在用能量傳遞的語言，講述宇宙的演化規律。它不是一本輕鬆愉快的讀物，它需要你投入大量的時間和心力去“消化”，但一旦你將其中的核心思想內化，它會徹底改變你看待物理世界的方式。它讓你明白，在任何尺度上，能量的“傳遞”都伴隨著信息的不對稱和損失，這種深刻的見解，遠超齣瞭教科書範疇的知識傳授。

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說實話，我差點被這本書的某些章節勸退，但這恰恰說明瞭它的價值所在。它不像那些流行的科普讀物，用華麗的辭藻和生動的比喻來稀釋復雜的概念。相反，它采取瞭一種近乎“冷酷”的、純粹基於第一性原理的論證方式。閱讀體驗更像是參加一場高強度的學術研討會，你需要全神貫注地跟上作者的邏輯鏈條，否則一旦分心，你可能會錯過一個關鍵的積分變換或是邊界條件設定。這本書的行文風格極其剋製，幾乎沒有冗餘的描述，每一個句子似乎都經過瞭無數次的打磨，隻為傳達最純粹的物理信息。我特彆喜歡它在介紹新模型時，總是先迴顧前人工作的不足之處，然後纔引齣本書提齣的改進方法，這種對比清晰地展示瞭學術進步的艱難與必要性。雖然初讀時會感到壓力山大，但每當你成功地跟上一個復雜係統的分析，那種豁然開朗的成就感是無與倫比的。它不僅僅是在傳授知識，更是在訓練你如何像一位嚴謹的科學傢那樣去思考問題，去質疑現有框架的邊界。

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坦白說，這本書的封麵設計（如果我沒看錯的話，通常這類係列叢書的封麵都比較樸素）和它的內容一樣，充滿瞭學究氣，但內容本身的精彩程度，絕對值得這份“樸實”。我發現作者在闡述那些極其抽象的量子力學概念如何影響日常宏觀熱現象時，使用的類比非常巧妙，雖然語言本身是高度數學化的，但其內在的邏輯脈絡卻異常清晰。舉個例子，關於電子-聲子耦閤的描述，作者沒有停留在傳統的玻爾茲曼方程框架內，而是引入瞭更復雜的矩陣動力學方法來處理非簡諧勢下的能量交換，這讓我對“熱”這個看似簡單的現象有瞭更深層次的敬畏。它強迫你接受一個事實：我們日常感受到的溫度，背後是無數微觀粒子間復雜且無序的“博弈”。對於那些希望從基礎理論上理解能量耗散機製的博士生而言，這本書簡直是“醍醐灌頂”。它告訴你，在這個尺度下，能量並非守恒的“東西”，而是一種持續演化的、受概率支配的過程。

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剛翻開這本《無標尺能量傳遞》（姑且這麼稱呼吧，畢竟書名本身就帶著一股專業性和距離感），我立刻被它嚴謹到近乎苛刻的結構所吸引。這本書顯然不是為那些想快速瞭解“能量傳遞”皮毛的初學者準備的，它像一個精心打磨的瑞士軍刀，每一個章節都是一個精確校準的工具。從宏觀的能流分析過渡到微觀尺度的界麵效應，作者似乎在用最精密的儀器丈量世界。我尤其欣賞它對“尺度效應”這個核心概念的處理。在傳統的物理學教材中，尺度往往被視為一個簡單的變量，但在本書的敘述中，它更像一個復雜的“調音器”，控製著能量交換的根本機製。比如，它深入探討瞭在納米尺度下，傅裏葉定律的失效與量子效應的介入，那種從經典到非經典的思維躍遷，讓人不得不放慢閱讀速度，去消化每一個數學推導背後的物理直覺。這本書的深度令人敬畏，它要求讀者不僅要理解公式，更要理解公式背後的局限性與適用範圍。對於那些緻力於材料科學、微電子散熱或生物物理等前沿領域的研究人員來說，這本書無疑是一部不可多得的案頭寶典，它提供的理論框架，足以支撐起一次嚴肅的學術探討。

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