具体描述
Demystifies the subject by demonstrating the natural connection between classical and statistical approaches to thermodynamics, both as a means of obtaining useful information about existing systems and illustrating the relation between the molecular and macroscopic level properties of systems. Presents practical problems in terms of classical thermodynamic equations and solves them using the techniques of statistical thermodynamics.
物质热力学：探索材料世界的能量与演化 《物质热力学》是一本深度剖析材料微观结构与宏观性能之间能量关系的权威著作。本书并非仅仅是对物理学基本原理的复述，而是将这些原理精妙地应用于理解和预测各类材料的相变、扩散、形变以及热稳定性等关键行为。通过揭示材料内部能量的流动与转化，本书为材料科学家、工程师以及对物质本质充满好奇的读者提供了一套强大的分析工具。 核心内容： 本书的基石是热力学的基本定律，包括零定律、第一定律、第二定律和第三定律。但这些定律在书中被赋予了鲜活的生命力，它们不再是抽象的数学公式，而是指导我们理解材料行为的钥匙。 第一定律：能量守恒的材料视角 本书从材料体系的能量角度出发，详细阐述了功、热和内能在材料中的传递与转化。读者将学习如何计算材料在不同过程中的焓变、熵变以及吉布斯自由能变化，并理解这些能量参数如何影响材料的相稳定性。例如，我们将深入探讨固液转变、固固转变的驱动力，以及这些转变发生的温度和压力条件。 第二定律：熵增与材料的自发演化 熵，作为衡量系统无序度的指标，在材料科学中扮演着至关重要的角色。本书将详尽解析熵增原理如何解释材料的自发过程，例如扩散、退火强化以及热处理对材料微观结构的影响。读者将学习如何利用熵来预测材料在特定环境下的演化方向，理解材料为何倾向于趋向更稳定的低能状态。 第三定律：绝对零度的材料极限 虽然绝对零度难以企及，但第三定律为我们理解材料在极低温度下的行为提供了理论基础。本书将探讨在接近绝对零度时，材料的熵接近常数这一概念如何影响晶体的完美度、超导性的出现以及磁性材料的特性。 关键概念与应用： 《物质热力学》并非停留在理论层面，它更注重将抽象概念转化为具体的材料分析方法。 相平衡与相图： 相图是材料科学的核心语言，而热力学正是构建和理解相图的基石。本书将深入讲解如何利用吉布斯自由能最小化原理来预测二元、三元甚至多元合金的相平衡，解析相图中的固溶体、化合物、共晶、共析等关键特征，以及如何通过控制温度和成分来获得特定相结构的材料。 化学势与扩散： 化学势是驱动原子在材料中移动的动力。本书将从热力学角度出发，阐释化学势的定义，并以此为基础深入探讨扩散机制。读者将学习Fick定律背后的热力学驱动力，理解浓度梯度如何与化学势梯度相关联，以及这些知识在材料生长、掺杂、退火等工艺中的重要应用。 相变动力学： 虽然热力学主要关注相变的平衡态，但本书也触及了相变动力学。读者将了解成核与长大的概念，以及热力学势垒如何影响相变的速率。通过分析驱动力的大小以及扩散的速率，本书将帮助读者理解为何某些相变进行得很快，而另一些则需要很长的退火时间。 形变与缺陷的热力学： 材料的宏观力学性能与其内部存在的缺陷（如空位、位错、晶界）密切相关。本书将从热力学角度分析这些缺陷的形成能和迁移能，解释为何在高温下材料容易发生蠕变，以及如何通过热处理来降低材料中的缺陷密度，从而改善其力学性能。 表面与界面热力学： 在纳米材料和异质结构材料的研究中，表面和界面的能量起着决定性作用。本书将引入表面张力、界面能等概念，并从热力学角度解释这些能量如何影响纳米粒子的生长、薄膜的形成以及多相材料的稳定性。 本书特点： 《物质热力学》的写作风格力求严谨而清晰，辅以大量的图表和实例，使复杂的概念易于理解。 严谨的理论推导： 全书的论述建立在扎实的物理化学和统计力学基础上，确保了结论的科学性和可靠性。 丰富的材料实例： 书中涵盖了金属、陶瓷、聚合物、半导体等多种材料体系，通过具体的例子展示了热力学原理在实际应用中的强大威力。 先进的研究前沿： 除了经典的热力学理论，本书也适时介绍了最新的研究进展，例如非平衡态热力学在材料退火、快速凝固等过程中的应用。 目标读者： 本书适合以下人群阅读： 材料科学与工程专业的学生： 为深入理解材料的制备、性能表征和应用打下坚实的热力学基础。 材料研发工程师： 掌握用热力学原理指导工艺优化、新材料设计和失效分析。 物理、化学等相关领域的科研人员： 拓展对物质内部能量行为的理解，并将其应用于各自的研究领域。 对物质本质和能量转化感兴趣的读者： 享受通过科学原理探索世界奥秘的乐趣。 掌握《物质热力学》中的知识，意味着能够更深刻地理解材料为何如此表现，并有能力去预测和改变它们的行为。这是一本能够启发思考、解决实际问题，并引领读者在材料科学的广阔天地中不断探索的宝贵工具书。
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