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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Ladbury, John E. (EDT)/ Doyle, Michael L. (EDT)

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2004-9

价格:2019.92元

装帧:HRD

isbn号码:9780470849682

丛书系列:

图书标签:

• 民科
• Biocalorimetry
• Calorimetry
• Biophysics
• Thermodynamics
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• Drug Discovery
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《热力学基础与前沿应用》 书籍简介 本书旨在系统而深入地探讨热力学的基本原理、核心概念及其在现代科学与工程领域中的广泛应用。内容涵盖经典热力学、统计力学的基础构建，并逐步深入到相变、化学平衡、输运现象等前沿议题。本书结构严谨，理论推导详实，同时注重理论与实际应用的结合，力求为读者构建一个全面而扎实的热力学知识体系。 第一部分：热力学基础与宏观描述 第一章：热力学导论与基本概念 本章首先界定了热力学的研究范畴、基本对象——系统、环境、边界的定义。详细阐述了热力学平衡态的概念及其重要性。随后，系统地介绍了热力学的三大基本定律： 第零定律： 温度与热平衡的奠基石，引入温度作为衡量热平衡状态的量度。 第一定律（能量守恒）： 能量的定义、内能的引入及其路径依赖性。详细分析了功和热在系统能量交换中的角色，推导了理想气体在不同过程（等温、等压、等容、绝热）下的能量变化关系。 第二定律（熵增原理）： 熵作为系统混乱度的量化描述，克劳修斯不等式与开尔文-普朗克表述的严格推导。卡诺循环作为理想热机的典范，计算了热效率的理论极限，并讨论了不可逆过程对熵产生的贡献。 第三定律： 绝对零度的不可达性，以及在绝对零度时纯晶体的完美有序状态。 第二章：热力学状态函数与热化学 本章重点聚焦于热力学势——状态函数的应用。详细讨论了焓（H）、亥姆霍兹自由能（A）、吉布斯自由能（G）的定义、性质及其在过程分析中的实用价值。 热化学基础： 标准生成焓、燃烧焓、键焓的测定与应用。利用赫斯定律（Hess's Law）进行复杂反应热的计算。 相变热力学： 阐述了一级相变（如熔化、汽化）的Clapeyron方程和Clapeyron-Clausius方程，用于描述相平衡曲线的斜率。讨论了多组分体系的相律（Gibbs Phase Rule）及其在确定体系自由度中的作用。 第三章：化学平衡与热力学驱动力 化学平衡是热力学在化学领域的核心应用。本章深入探讨了反应方向和平衡常数的确定。 化学势： 引入化学势的概念，将其视为系统中物质单元的逸出趋势，它是多组分、多相体系中判断平衡的关键量。 反应的吉布斯自由能（$Delta G_r$）： 阐述了$Delta G$与反应商（Q）之间的关系，推导出反应平衡条件：$Delta G_r^circ = -RT ln K$。 平衡常数的温度依赖性： 详细分析了等温线方程（Van 't Hoff equation），用于预测温度变化对平衡位置的影响。 第二部分：微观视角与统计力学 第四章：从分子到宏观：统计力学的桥梁 本部分将视角从宏观热力学量转向微观粒子的行为，建立起统计力学与经典热力学之间的联系。 统计学基础： 概率论回顾，分子运动论的初步引入。 配分函数（Partition Function）： 配分函数的定义及其在描述系统宏观性质中的核心地位。详细推导了平动、转动、振动和电子能级对配分函数的贡献。 热力学量的统计推导： 运用配分函数，严格推导出内能、压力、熵等经典热力学量与分子行为之间的定量关系。特别是熵的统计定义（Boltzmann公式）的意义解析。 第五章：量子统计与能级分布 统计力学的应用深度取决于如何分配能量给大量粒子。本章对比了三种主要的统计分布模型。 玻尔兹曼统计（Boltzmann Statistics）： 适用于大量、可区分、低密度系统的近似模型。 费米-狄拉克统计（Fermi-Dirac Statistics）： 适用于费米子（如电子），遵循泡利不相容原理，探讨了简并态和电子在固体中的行为。 玻色-爱因斯坦统计（Bose-Einstein Statistics）： 适用于玻色子，探讨了玻色-爱因斯坦凝聚现象的理论基础。 第三部分：输运现象与非平衡态 第六章：输运过程的热力学描述 现实中的过程往往是非平衡的。本章开始探讨在梯度驱动下的物质和能量传输。 扩散现象： 菲克定律（Fick's Laws）的推导，扩散系数的定义，以及在浓度梯度驱动下的物质迁移。 热传导： 傅里叶定律（Fourier's Law），热导率的意义，以及在温度梯度驱动下的能量流动。 粘性流动： 牛顿粘性定律，粘滞系数（Viscosity）在动量输运中的作用。 第七章：不可逆过程的热力学（Onsager理论） 本章聚焦于线性不可逆过程，这是连接平衡态与非平衡态的关键环节。 力与流： 定义驱动过程的“力”（如温度梯度、浓度梯度）和响应的“流”（如热流、物质流）。 线性关系与耦合效应： 讨论了热扩散（Soret效应）和扩散热效应（Dufour效应）等耦合现象。 Onsager倒易关系： 阐述了Onsager互易定理及其在确认输运系数矩阵对称性中的重要性，为非平衡态热力学研究提供了基石。 第四部分：应用与现代热力学前沿 第八章：热力学在材料科学与能源系统中的应用 本章将前述理论应用于具体的工程和材料问题。 溶液热力学： 活度、离子强度、电解质溶液中的热力学处理。稀溶液的依数性（依浓度而非粒子数）。 电化学热力学： 能斯特方程的推导，电池电动势与吉布斯自由能的关系，以及电化学反应的自发性判断。 热机与制冷循环的优化： 实际蒸汽朗肯循环、布雷顿循环的分析，以及如何利用热力学优化能源转换效率。 第九章：非线性动力学与耗散结构 简要介绍热力学在复杂系统科学中的延伸。 耗散结构理论的萌芽： 讨论Prigogine关于远离平衡态的自组织现象（如贝纳尔对流）的热力学基础。 最大生成速率原理（Prigogine Principle）： 探讨在远离平衡态时，系统倾向于使熵生成速率最大化，维持稳定状态。 全书力求概念清晰、数学推导严谨，为化学、物理、工程科学等领域的学生和研究人员提供一个深入理解热力学本质的权威参考。 --- （此书简介内容不包含任何与《Biocalorimetry 2》直接相关的信息，所有描述均基于热力学和统计力学的一般教材结构和内容。）

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**评价五** 当我翻阅《Biocalorimetry 2》时，一股强大的好奇心油然而生。生命现象错综复杂，而生物量热学提供了一种独特的视角，让我们能够从能量流动的角度来解读这些复杂性。我一直对那些能够将抽象概念转化为可测量数据的科学方法深感着迷，而生物量热法正是这样一种强大的工具。我设想，书中会深入探讨各种生物量热技术的原理，包括它们的设计理念、操作流程以及在不同研究领域的应用。我尤其期待能够了解，这些技术如何被用于研究生物分子之间的相互作用，例如蛋白质与配体的结合，核酸的杂交，以及这些相互作用所释放或吸收的能量。此外，我也对如何将量热数据与基因组学、蛋白质组学等其他组学数据相结合，以获得更全面的生物学见解感到好奇。这本书的价值在于，它不仅仅是关于测量方法，更是关于如何利用这些测量结果来理解生命过程的动力学和热力学本质。我希望能够从这本书中学习到，如何运用生物量热学来回答那些关于生命活动最根本的问题。

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**评价一** 翻开《Biocalorimetry 2》，一股浓厚的学术气息扑面而来，瞬间把我拉入了这个充满探索与发现的领域。我一直对生物学背后的能量流动机制感到好奇，而这本书似乎就是解答这些疑问的钥匙。我尤其对其中涉及的精密测量技术感到着迷，作者是如何在如此微小的尺度下，捕捉到生命体活动时细微的热量变化？这本身就是一项令人惊叹的科学挑战。我迫不及待地想了解，通过量化这些能量交换，我们能够洞察到生命过程中哪些未知的奥秘。例如，细胞与细胞之间的信号传递，药物分子与靶点的结合，乃至疾病的发生发展，是否都留下了独特的“热量足迹”？这本书的出现，无疑为我打开了一扇全新的窗口，让我能够以一种全新的视角去审视生命。我设想，书中会详细阐述各种生物量热法的原理、仪器设计以及数据采集与分析的流程，这对于任何想要深入研究生物能量学的学生或研究人员来说，都将是无价的宝藏。我期待能够从中学习到如何设计实验、如何排除干扰、如何解读复杂的数据，最终将这些知识转化为解决实际生物学问题的能力。这本书不仅仅是关于测量，更是关于理解生命最根本的驱动力——能量。

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**评价二** 《Biocalorimetry 2》这本书，仿佛是一场精妙的感官盛宴，只不过这次的“感官”聚焦于物质世界中最不易察觉的能量涟漪。我一直以来都对那些隐藏在宏观现象背后的微观机制感到着迷，而生物量热法，恰恰提供了一个独特的视角去窥探生命的“呼吸”。我设想，这本书会带领我走进那些充斥着精密仪器的实验室，去感受科学家们如何用非凡的耐心和智慧，捕捉那些稍纵即逝的热量信号。那些被记录下来的曲线和数据，在我看来，不仅仅是冰冷的数字，更是生命活动最原始、最直接的表达。我尤其好奇，当我们将这些能量数据与传统的生化指标结合起来时，是否能够构建出对生命过程更全面、更深刻的理解？例如，在药物研发领域，量热法能否提供比传统方法更早、更灵敏的药效评估指标？在疾病诊断方面，异常的热量变化又能否成为疾病的早期预警信号？这本书的吸引力在于，它承诺将那些抽象的生物学概念，转化为可以被精确测量和量化的物理量，从而为我们揭示生命运作的内在规律提供坚实的基础。我期待从中获得启发，去思考如何将这些前沿的测量技术应用到我感兴趣的生物学问题中。

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**评价十** 《Biocalorimetry 2》这本书，如同一把开启生命能量奥秘的钥匙，让我对生命的理解进入了一个全新的层次。我一直深信，能量是生命活动最根本的驱动力，而对这种能量流动的量化，无疑是理解生命过程最直接、最深刻的途径。我期待书中能够详尽地阐述生物量热法的理论基础，从热力学定律在生物系统中的应用，到各种生物过程所伴随的能量变化。我尤其对书中可能介绍的各种测量技术感到好奇，例如，如何精确地测量细胞代谢产生的微弱热量，如何在不干扰生物系统活性的前提下进行测量，以及如何处理和分析这些大量的测量数据。我想象，通过这些技术，我们可以深入研究药物与靶点的相互作用、蛋白质的构象变化、以及疾病发生过程中能量代谢的异常。这本书的魅力在于，它将那些抽象的生物学概念，转化为可以被精密仪器捕捉到的物理信号，从而为我们提供了一种全新的、更客观的手段来研究生命。我期待这本书能够带领我，去探索那些隐藏在生命活动表面之下的能量“故事”，并从中获得解决实际生物学问题的灵感。

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**评价七** 当我拿到《Biocalorimetry 2》这本书时，我立刻被它所传达的科学严谨性所吸引。生命活动本质上是能量转换的过程，而生物量热法则为我们提供了一个直接“度量”这些能量转换的窗口。我一直对那些能够将复杂的生命现象还原为基本物理量进行研究的方法论感到着迷，而生物量热学无疑是其中的典范。我期待书中能够详尽地介绍各种生物量热技术的原理、仪器设计以及实验操作。我特别感兴趣的是，这些技术是如何被应用于研究生物分子间的相互作用，例如药物与靶点的结合，或者酶与底物的反应。通过测量这些过程中的热量变化，我们是否能够更精确地评估药物的亲和力，或者揭示酶催化机制的细节？这本书的意义在于，它提供了一种不同于传统生化方法的高维度观察手段，让我们能够从能量的角度去审视生命，从而获得更深刻的洞察。我希望能够从这本书中学习到，如何设计巧妙的量热实验，如何解读复杂的量热数据，最终将这些知识转化为解决实际生物学难题的强大武器。

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**评价九** 当我开始阅读《Biocalorimetry 2》时，我立刻被它所展现出的科学探索精神所打动。生命活动归根结底是能量的流动与转化，而生物量热学正是研究这一核心过程的科学。我一直对那些能够将复杂生命现象量化的科学方法深感敬佩，而生物量热法无疑是其中的佼佼者。我期待书中能够详细介绍各种生物量热技术的原理，包括其发展历程、仪器构造以及数据处理方法。我尤其对书中所描述的实际应用案例感到好奇，例如，如何利用量热法来研究药物分子与生物靶点的结合动力学，或者如何通过监测细胞代谢产生的热量来评估其对环境变化的响应。这本书的价值在于，它提供了一种不同于传统观察和生化分析的视角，让我们能够直接“看到”生命活动中的能量转化，从而更深入地理解生命的本质。我希望能够从这本书中学习到，如何运用这些强大的工具，去探索那些尚未解开的生物学谜团。

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**评价三** 拿到《Biocalorimetry 2》这本书，我立刻被它所蕴含的科学精神所吸引。生物量热法，这个词语本身就带着一种古老而又神秘的魅力，仿佛是在用热量的语言来解读生命的奥秘。我一直对那些能够将复杂生命现象量化的科学方法深感敬佩，而生物量热法无疑是其中的佼佼者。我设想，这本书会详细介绍各种生物量热技术，从微量反应热量计到更复杂的全身性热量测量系统，它们是如何被设计和运作的，以及它们各自的优缺点。我特别期待能够了解，这些技术是如何被应用于研究各种生物过程的，比如酶促反应的动力学，蛋白质的折叠和变性，甚至整个细胞的新陈代谢。想象一下，通过测量一个细胞在不同条件下释放或吸收的热量，我们就能了解它的“健康状况”和“工作效率”，这该是多么令人振奋！这本书的价值在于，它提供了一种不同于传统观察和生化分析的视角，让我们可以直接“看到”生命活动中的能量转化，从而更深入地理解生命的本质。我希望能够从这本书中学习到，如何运用这些强大的工具，去探索那些尚未解开的生物学谜团。

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**评价六** 《Biocalorimetry 2》这本书，对我而言，就像是开启了一扇通往生命“能量账本”的门。我一直对生命活动中无时无刻不在进行的能量交换感到好奇，而这本书似乎正致力于揭示这背后精密的计算和规则。我期待书中能详尽地介绍生物量热法的基本原理，从能量守恒到熵增定律在生物系统中的体现。更让我兴奋的是，我设想书中会详细阐述各种生物量热技术的具体应用，比如如何通过测量蛋白质变性过程中吸收的热量来研究其稳定性，或者如何监测细胞在不同环境下新陈代谢所产生的热量变化，以此来评估细胞的活力和应激反应。这些实际的应用场景，对于我理解那些复杂的生物学现象，提供了非常直观的途径。这本书不仅仅是理论的堆砌，更像是为我提供了一套“工具箱”，让我能够将这些理论付诸实践，去探索生命更深层的奥秘。我迫切地想要了解，如何通过精确的量热数据，来推断生物过程的机理，甚至预测生物系统的行为。

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**评价四** 《Biocalorimetry 2》这本书，如同一本开启生命能量学殿堂的钥匙，让我对生命活动的理解跃升到了一个新的维度。我一直认为，能量是生命最核心的驱动力，而量化这种能量的流动，无疑是理解生命过程最直接、最根本的方法之一。我期待书中能够详细阐述生物量热学的理论基础，从热力学定律在生物系统中的应用，到各种生物过程所伴随的能量变化。我尤其对书中可能介绍的各种测量技术感到好奇，例如，如何精确地测量细胞代谢产生的微弱热量，如何在不干扰生物系统活性的前提下进行测量，以及如何处理和分析这些大量的测量数据。我想象，通过这些技术，我们可以深入研究药物与靶点的相互作用、蛋白质的构象变化、以及疾病发生过程中能量代谢的异常。这本书的魅力在于，它将那些抽象的生物学概念，转化为可以被精密仪器捕捉到的物理信号，从而为我们提供了一种全新的、更客观的手段来研究生命。我期待这本书能够带领我，去探索那些隐藏在生命活动表面之下的能量“故事”，并从中获得解决实际生物学问题的灵感。

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**评价八** 《Biocalorimetry 2》这本书，仿佛是为我量身定制的一份探索生命“热力学签名”的指南。我一直对生命体内部那些看不见的能量流动感到着迷，而生物量热法，正是一门研究这种能量流动的艺术。我设想，书中会带领我深入了解各种生物量热技术的核心原理，从微量反应热量计的精巧设计，到更复杂的生理热量测量系统的应用。我尤其期待能够看到，这些技术是如何被用来研究生物大分子的结构与功能，比如蛋白质的折叠和去折叠过程，或者核酸的形成和解聚。想象一下，通过捕捉这些过程中的能量变化，我们就能更清晰地理解生命物质是如何在微观层面运作的。这本书的魅力在于，它将抽象的生物学概念，转化为可以被精密仪器捕捉到的物理信号，为我们提供了一种全新的、更客观的手段来研究生命。我希望能够从这本书中获得启发，去思考如何将这些前沿的测量技术，应用到我所关心的生物学问题中。

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