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出版者:Pergamon; 6th edition

作者:O. Kubaschewski

出品人:

页数:363 pages

译者:

出版时间:April 1993

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780080418889

丛书系列:

图书标签:

• 材料热化学
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好的，以下是一本关于材料热化学的图书的详细简介，内容不涉及您提到的书名，旨在提供一个全面、深入的概述： --- 凝聚态物质的能量图景：材料科学中的热力学与动力学原理 图书简介 《凝聚态物质的能量图景：材料科学中的热力学与动力学原理》 是一部系统、深入探讨材料体系中能量转变、平衡态以及转变速率的权威性著作。本书旨在为材料科学家、化学工程师、物理学家以及研究生提供一个坚实的理论基础，使他们能够从微观和宏观层面理解材料的形成、结构演变以及性能背后的驱动力。本书的核心在于将经典热力学、统计物理学、相变动力学与现代材料科学实践紧密结合，构建一个完整且自洽的材料行为预测框架。 第一部分：热力学基础与平衡态 本书开篇详述了热力学定律在材料体系中的应用，重点关注如何利用焓变、熵变和吉布斯自由能来精确描述材料体系的稳定性与平衡条件。 第1章：热力学基本概念与材料体系 本章回顾了热力学基本方程，如亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能和卡诺循环。我们深入探讨了如何将这些概念应用于固态和液态材料，特别关注了体系的内部能量、比热容以及热膨胀系数的测量与计算方法。引入了微观态与宏观态的联系，为后续的统计力学打下基础。 第2章：相图的构建与解读 相图是材料热力学的核心工具。本章详尽阐述了单组分、二元及三元相图的绘制原理，包括相律（吉布斯相律）、杠杆规则的应用以及共晶、共熔、包析等关键特征点的热力学意义。重点分析了固溶体、化合物的形成条件及其对材料性能的影响，并介绍了利用热力学计算软件辅助构建复杂相图的技术。 第3章：溶液与混合物的热力学 针对合金、陶瓷基复合材料以及高分子体系，本章深入研究了理想与非理想溶液的热力学行为。讨论了活度系数模型的建立（如亚里士-拉塞尔模型、亚里士-拉塞尔模型），化学势在多相平衡中的作用，以及过饱和度、形核驱动力等概念在材料沉积和析出过程中的关键性。 第4章：晶体缺陷的热力学 材料的宏观性能往往受制于其微观缺陷。本章聚焦于点缺陷（空位、间隙原子、杂质）的热力学形成能、迁移能。我们利用统计力学方法计算了不同温度下缺陷的平衡浓度，并探讨了缺陷对材料电学、力学性能的贡献，特别是氧化物半导体中的缺陷化学平衡。 第二部分：统计力学与微观联系 统计力学是连接微观结构与宏观热力学性质的桥梁。本书投入大量篇幅解释这些核心概念，并将其应用于材料系统。 第5章：统计力学导论与分配函数 本章介绍了正则系综、巨正则系综的概念，并详细推导了配分函数（Partition Function）在计算热力学量中的作用。重点分析了费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布在金属电子和晶格振动（声子）热容计算中的应用。 第6章：晶格振动与声子热学 深入探讨了晶格振动理论，包括牛顿方程在周期性势场中的应用，布洛赫定理。本书详细阐述了德拜模型和爱因斯坦模型对晶体比热容的描述，以及声子对材料热导率的贡献。通过计算声子谱，解释了同位素效应对材料热性能的影响。 第7章：电子结构与电子热力学 针对金属和半导体材料，本章分析了能带结构的热力学影响。通过紧束缚模型和密度泛函理论（DFT）的视角，解释了电子对材料内能和熵的贡献。着重探讨了费米能级在掺杂和温度变化下的移动，以及其与材料电化学势的联系。 第三部分：动力学与转变过程 热力学决定了体系“能去哪里”，而动力学则决定了体系“如何到达”。本部分专注于材料转变速率和机制。 第8章：化学反应速率论 本章系统阐述了反应速率理论，从碰撞理论到过渡态理论（TST）。详细推导了阿伦尼乌斯方程的物理意义，并讨论了活化能的测量方法。重点分析了在材料制备过程中（如烧结、化学气相沉积）反应动力学的控制因素。 第9章：形核与长大理论 形核是相变的关键步骤。本书详尽介绍了经典形核理论（CNT），包括临界半径、过电位与形核速率的关系。区分了均相形核与异相形核，并讨论了非平衡形核现象。随后，深入分析了晶体生长机制，包括表面扩散、台阶机制以及界面控制生长。 第10章：扩散理论与材料运输现象 扩散是材料热处理和寿命预测的基础。本章基于菲克定律，详细分析了晶体点缺陷介导的原子迁移机理（替位扩散、间隙扩散）。介绍了扩散系数的温度依赖性，并探讨了晶界扩散、快速通道扩散在多孔材料和薄膜中的重要性。利用麦克斯韦-玻尔兹曼分布解释了扩散激活能的统计起源。 第11章：弛豫、蠕变与时间依赖性形变 针对高温工程材料，本章研究了材料在长时间外力作用下的时间依赖性行为。详细讨论了晶体材料中的位错运动、攀移与交滑移机制，以及蠕变过程中的稳态与瞬态阶段。介绍了粘弹性材料的松弛时间与模量衰减，为高分子和玻璃材料的长期稳定性评估提供工具。 第四部分：计算方法与应用 本书最后部分转向现代计算技术，展示如何利用先进的模拟工具来预测和验证热力学与动力学结果。 第12章：基于第一性原理的材料热力学计算 本章介绍了密度泛函理论（DFT）在计算材料基态能量、电子结构和力学性能中的应用。重点在于如何通过计算形成能、键合能来预测新相的稳定性，以及如何利用振动分析计算零点能和声子贡献的自由能。 第13章：蒙特卡洛与分子动力学模拟 深入讲解了蒙特卡洛（MC）方法在模拟原子构型和计算配分函数方面的优势，以及分子动力学（MD）模拟在跟踪原子运动、计算扩散系数和验证过渡态理论方面的应用。本书提供了在材料体系（如合金凝固、界面迁移）中应用这些模拟工具的实例和注意事项。 结论 《凝聚态物质的能量图景》全面覆盖了从基础热力学定律到复杂动力学过程的完整知识链。它不仅为学生提供了解决复杂材料科学问题的理论框架，也为研究人员提供了理解和设计新型高性能材料的强大工具。通过对平衡与非平衡过程的深入剖析，本书致力于推动材料性能预测的精度和可靠性，是材料领域不可或缺的参考书。 ---

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这本《Materials Thermochemistry》的书名确实很吸引人，对于任何在材料科学领域摸爬滚打的人来说，它听起来就像是打开了一个通往物质内在驱动力的宝库。我原本期待它能深入浅出地讲解热力学原理如何精确地支配材料的合成、相变和性能演化。想象一下，那种能够一眼洞察合金在高温下为何倾向于形成某种特定晶体结构，或者如何通过精确调控温度和压力曲线来引导新材料诞生的能力，是多么令人向往。我希望看到的，是那种能够将抽象的吉布斯自由能方程，转化为实际生产线上可操作的工艺参数的桥梁。例如，关于高熵合金（HEA）的篇章，我期待它能提供详尽的热力学模型，解释其构成的复杂性背后的稳定机制，而不仅仅是停留在描述其优异性能的表面。如果书中能详细阐述如何利用计算热力学工具包（如Thermo-Calc）进行实际案例分析，并附带清晰的步骤和结果解读，那就更完美了。那种感觉就像是获得了一张通往“材料设计”圣殿的地图，每一张图表、每一个公式背后都隐藏着未来技术突破的线索。

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这本书的排版和图示质量，直接影响了阅读体验，尤其是在处理复杂热力学相图时。我发现，那些精心绘制的、能清晰展示多组分系统相平衡的图表，是理解热力学本质的捷径。理想情况下，我希望每介绍一个核心概念，比如亚稳态的形成条件或者共晶反应的精细过程，都能配上至少一张直观的、带有详尽图例的图形。对于那些涉及高压或高温下材料行为的章节，如果能加入一些实验数据与理论计算结果的对比分析，那就更有说服力了。我特别想看到，作者是如何处理计算过程中的误差来源和不确定性分析的。热力学计算并非空中楼阁，它必须扎根于可靠的实验数据和完善的数据库基础之上。如果书中能花笔墨讨论如何评估和校准热力学数据库的准确性，并提供一些实际操作的建议，对于从事材料研究的工程师和科学家来说，无疑是极具价值的工具书，而不是仅仅一本理论综述。

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阅读过程中，我一直在寻找这本书能否真正帮助我跨越从“知道”到“应用”鸿沟的证据。例如，在考虑材料的电化学性能时，热力学基础决定了电池的理论电压上限和能量密度。我希望书中能清晰地阐述能斯特方程背后的热力学推导，并展示如何将其应用于新型固态电解质界面的稳定性预测。这种连接是至关重要的，它将纯粹的热力学讨论转化为驱动现代能源技术进步的具体工具。此外，对于材料失效分析，热力学也扮演着基础角色——比如氧化或腐蚀过程的驱动力分析。我期待书中能够包含一些关于“热力学驱动力”与“实际寿命”之间关系的深入讨论，帮助我们理解为何某些材料在理论上稳定却在实际环境中迅速降解。这种超越教科书层面的、将热力学原理嵌入到工程决策流程中的指导，才真正体现了一本专业书籍的价值所在。

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如果这本书的视角能够更具前瞻性，那就更令人振奋了。我们正处于新材料爆发的时代，从量子点到拓扑材料，其稳定性和可控制性都依赖于对能量的精确理解。我期望这本书不仅仅回顾了经典的热力学成就，还能触及一些新兴领域的前沿热力学建模方法。比如，如何用热力学视角来理解和优化机器学习模型在材料筛选中的应用？或者，如何将统计力学和信息熵的概念更深入地整合到对复杂材料系统（如无序合金或非晶态固体）的描述中？如果作者能够提供一个展望性的章节，指出现有热力学理论在面对未来极端条件（如太空环境或超高能密度存储）时可能遇到的挑战，并提出可能的理论突破方向，那么这本书的价值将得到指数级的提升。它将不再只是一本参考手册，而是一份指引未来研究方向的战略蓝图。

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拿到这本厚厚的书时，我本能地翻阅了目录，寻找那些我一直感到困惑的、夹在教科书和前沿论文之间的知识盲区。我尤其关注那些关于非平衡态热力学的部分，因为在快速凝固、薄膜沉积这类现代材料加工技术中，平衡态假设往往站不住脚。我渴望看到作者如何处理动力学因素与热力学驱动力之间的微妙平衡。比如，在纳米材料的制备中，表面能和界面能的贡献占据了决定性地位，我期待书中能提供一套严谨的、能够量化这些尺寸效应的理论框架，而不是简单地提及它们的重要性。再者，对于那些涉及环境友好型材料，如储氢材料或催化剂，其循环稳定性和再生过程中的能量损耗，是必须进行热力学剖析的关键点。我希望作者能够提供案例研究，展示如何通过精确计算反应焓和熵变，来筛选出最优的材料体系，而不是依赖大量的试错。这本书的深度，应该能够让人在面对复杂的材料体系时，不再感到茫然无措，而是能够自信地构建起自己的热力学解释模型。

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