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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:WEBER

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页数:0

译者:

出版时间:

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471923671

丛书系列:

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• 热力学
• 传热
• 韦伯
• 工程热力学
• 传热学
• 第二版
• 教科书
• 机械工程
• 能源工程
• 流体力学

《热力学原理与应用：经典视角与前沿探索》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的热力学知识体系，涵盖了从基础概念到前沿应用的各个层面。我们力求在传承经典理论精髓的同时，融入最新的研究进展和工程实践，打造一本既具学术深度又不失实践价值的参考书。 第一部分：热力学基础理论 本部分将系统梳理热力学的基本定律和核心概念。 第一章：热力学概论与系统定义 我们将从宏观和微观两个角度引入热力学的概念，明确何为热力学系统，并详细介绍系统的状态、性质（如温度、压力、体积、内能、焓、熵等）以及过程。我们会区分平衡态和非平衡态，以及准静态过程和不可逆过程，为后续章节奠定坚实的理论基础。 第二章：热力学第一定律：能量守恒 本章将深入探讨能量守恒定律在热力学中的体现。我们会详细讲解功和热的传递形式，并引入内能的概念。通过对各种系统的能量分析，包括封闭系统和开放系统，读者将能够掌握如何运用第一定律进行能量平衡计算，理解不同热力学过程（如等温、等压、等容、绝热过程）下的能量转化规律。 第三章：热力学第二定律：过程的方向性与熵 第二定律是理解自然界过程自发性的关键。本章将介绍热机效率的理论极限，如卡诺循环，以及熵的概念。我们将从统计力学和宏观热力学的角度解释熵的含义，并探讨其在不可逆过程中的增加。理解熵的产生和转化对于评估过程的实际可行性和优化能量利用至关重要。 第四章：热力学第三定律与绝对零度 本章将介绍热力学第三定律，即绝对零度不可达性。我们将探讨第三定律的意义，以及其对计算绝对熵值的重要性。 第二部分：热力学性质的表征与计算 本部分将聚焦于物质热力学性质的数学描述和计算方法。 第五章：理想气体与真实气体的热力学性质 我们将首先建立理想气体的热力学模型，推导其状态方程和性质之间的关系。随后，我们将引入真实气体的行为，讨论各种状态方程（如范德华方程）及其对实际气体性质的修正。重点将放在如何利用实验数据或模型预测和计算气体的热力学性质。 第六章：纯物质的相变与相平衡 相变是物质在不同聚集态之间转化的重要现象。本章将详细研究纯物质的相图（如P-T图、P-v图），理解固、液、气三相之间的平衡关系。我们将介绍相变潜热、克拉佩龙方程等关键概念，并探讨相变的驱动力。 第七章：多组分系统的热力学 本章将扩展到多组分系统的分析。我们将引入活度、逸度、化学势等概念，用于描述混合物的热力学行为。重点将放在溶液的热力学，如 Raoult 定律、亨利定律，以及化学反应平衡的计算。 第三部分：热力学在工程与科学中的应用 本部分将展示热力学原理在各个领域的实际应用，以及现代研究的热点。 第八章：热力学循环与能源工程 我们将深入分析各种重要的热力学循环，包括蒸汽动力循环（如朗肯循环）、燃气轮机循环（如布雷顿循环）、制冷循环（如蒸汽压缩制冷循环）等。重点将放在这些循环的效率分析、实际应用中的改进措施以及在能源生产和利用中的重要作用。 第九章：化学热力学与化学反应平衡 化学热力学是理解化学反应能否自发进行以及反应平衡位置的关键。本章将介绍吉布斯自由能、亥姆霍兹自由能等热力学函数在化学反应中的应用，并讲解如何计算化学反应的平衡常数，预测反应产物的分布。 第十章：热力学与材料科学 材料的性能与其微观结构和热力学性质密切相关。本章将探讨热力学在材料设计、相变动力学、合金化、相图分析等方面的应用，以及如何利用热力学原理改善材料的性能。 第十一章：统计热力学基础 本章将引入统计热力学，从微观粒子的行为出发来解释宏观热力学性质。我们将介绍玻尔兹曼分布、配分函数等核心概念，并阐述其如何与宏观热力学定律相联系，提供对热力学现象更深层次的理解。 第十二章：前沿热力学研究与展望 我们将简要介绍热力学在现代科学研究中的一些前沿方向，例如非平衡态热力学、生物热力学、量子热力学以及能源储存与转化等领域。旨在激发读者对热力学更广阔应用前景的思考。 教学特色与内容亮点： 理论与实践紧密结合： 每章都配有丰富的例题和习题，涵盖从基础计算到复杂工程问题的分析。 清晰的逻辑结构： 内容由浅入深，循序渐进，便于读者逐步掌握热力学知识。 丰富的图表支持： 大量使用图表、相图、循环图等可视化工具，帮助读者更直观地理解抽象概念。 关注实际应用： 强调热力学原理在工程技术、化学、材料科学等领域的实际应用，突出知识的价值。 前沿视野： 适度引入一些前沿热力学研究方向，展示该学科的活力与发展潜力。 本书适合高等院校理工科专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究与工程实践的专业人士作为教材或参考书。通过学习本书，读者将能够建立起坚实的热力学理论基础，并能够运用热力学原理分析和解决实际问题。

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这本教材，我断断续续看了大半年，说实话，初次翻开的时候，心里是有些没底的。它那种严谨的德式逻辑，一上来就给人一种“不好对付”的感觉。我记得最开始啃热力学第二定律那几章，那些熵增的推导，没有扎实的微积分和物理化学基础，简直是寸步难行。作者的叙事方式非常克制，几乎没有那种为了激发读者兴趣而刻意为之的煽情或者比喻。每一个公式的出现，都像是经过了千锤百炼，背后都有着清晰的逻辑链条支撑。我特别欣赏它在处理系统和环境边界设定时的那种一丝不苟，这在很多其他教材中常常被一笔带过，但在这里，你必须清楚地知道你正在处理的是什么系统，它的可逆过程和不可逆过程的界限在哪里。我记得有一次我被卡在一个相平衡的计算题上，足足花了两个小时，最后才发现是自己对吉布斯自由能的理解还停留在表面。这本书就像一个非常严格的导师，它不会直接给你答案，而是通过层层递进的习题和定义，逼着你去主动构建知识的框架。对于真正想把热力学这门学科的内涵吃透的人来说，这种“硬核”的打法，才是最有效的。

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这本书的排版和图表质量，也反映了它作为一本经典参考书的定位。虽然整体设计风格偏向于传统和朴素，但图表的清晰度和准确性是毋庸置疑的。那些描绘P-V图、T-S图的等值线图，线条简洁有力，没有多余的装饰干扰，每一个坐标轴的标注都精确到位。阅读时，我几乎不需要去猜测图示想要表达的物理状态。更难得的是，作者在一些关键的推导步骤中，会辅以非常简洁的插图来辅助理解，例如对“功”和“热”的系统边界的示意图，虽然简单，但极大地帮助我区分了“系统”和“环境”之间的能量交换方向。总而言之，这本书像是一件经过精心打磨的精密仪器，每一个部件都服务于其核心功能——精确地传达热力学的基本原理和深刻的理论结构，绝不含糊。

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与其他市面上那些偏向应用或工程热力学的书籍相比，这本书的理论深度是令人震撼的。它更像是为那些未来打算深入研究统计力学或者高阶材料热力学的学生准备的“基石”。我尤其喜欢它对卡诺循环和朗肯循环的论述，它没有仅仅停留在机械能和热量的转换效率上，而是深入挖掘了这些循环背后的“信息论”含义，尽管篇幅不多，但那种思想的碰撞感是难以言喻的。阅读过程中，我感觉作者仿佛是在进行一场学术对话，而不是单向的知识灌输。他的语言非常精炼，很多时候，一个复杂的概念只需要一句话就能点破，但那句话的重量需要你花很长时间去体会。这种写作风格，好处是内容密度极高，每一页都有价值；坏处自然是阅读体验并不轻松，需要你时刻保持高度的专注力。我常常需要反复阅读同一段话，才能真正捕捉到作者想要强调的那个微妙的物理意义的转变。这绝对不是一本可以用来“快速浏览”的书籍，它要求你慢下来，与作者的思维节奏同步。

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坦白说，这本书对初学者可能不太友好，它的难度曲线非常陡峭。我身边有几位同学，在尝试了几章之后就转投了更偏向应用的教材。但对于我而言，这种挑战性恰恰是它最大的魅力所在。它的习题设计尤其高明，很多题目都不是简单的套公式计算，而是要求你对热力学概念进行深刻的理解和灵活的运用。比如，有一个关于焦耳-汤姆逊效应的习题，它要求你结合恒焓膨胀和热力学第一定律，推导出在不同温度下气体的冷却或加热趋势，这需要你对内能、焓、温度、压力之间的耦合关系有极其敏锐的直觉。每一次攻克这样的难题，收获的不仅仅是知识点，更是一种解决复杂物理问题的思维路径的建立。这本书与其说是一本教科书，不如说是一本“思维训练手册”，它磨练你的逻辑严密性和对物理现象本质的洞察力。

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这本书的结构安排，体现了一种非常经典的物理学教材的组织逻辑，即从宏观到微观，从理想模型到真实世界的修正。第一部分打下的基础，尤其是在热力学基本定律和状态函数的定义上，为后面处理化学势和相变问题提供了坚实的基础。我个人觉得，它在处理非理想气体和混合物热力学这部分的处理尤其出色，它没有回避那些复杂的范德华方程或者雷德利希-邝方程的推导过程，而是将它们作为必然的数学延伸展示出来。这对于那些未来需要处理化工过程模拟或材料设计的人来说，简直是福音。那些工程书可能直接给出结论性的公式，但这本书会让你理解为什么这些修正项是必要的，以及它们是如何从统计平均的角度推导出来的。每次我合上书本，都会有一种“豁然开朗”的感觉，仿佛自己终于爬上了一个新的高度，可以更全面地俯瞰整个热力学体系的全貌。

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