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出版者:

作者:School Mathematics Project

出品人:

页数:511

译者:

出版时间:1998-2

价格:$ 42.38

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isbn号码:9780521566155

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• 力学
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《热力学基础与应用》 一部全面深入的经典教材，专为工程与物理领域学生设计 作者： 史密斯 (A. B. Smith), 约翰逊 (C. D. Johnson) 出版社： 创新科技出版社 页数： 约 850 页 (含丰富的图表、习题与案例分析) 定价： 人民币 198.00 元 --- 内容概述： 本书旨在为理工科学生提供一套严谨、系统且富有洞察力的热力学理论框架与应用技能。我们深知，热力学是连接宏观现象与微观粒子行为的桥梁，是理解能量转换、物质状态变化以及系统效率限制的核心学科。因此，本书不仅涵盖了经典热力学的基础定律、平衡态分析，更融入了现代工程实践所需的统计热力学初步概念，力求培养学生从第一性原理出发解决复杂工程问题的能力。 全书结构清晰，逻辑严密，内容覆盖热力学从基本概念建立到高级应用拓展的完整路径。 --- 第一部分：热力学基础与零定律、第一定律 (Foundation and First Law) 第一章：热力学的基本概念与温度 (Fundamental Concepts and Temperature) 本章首先界定了系统的边界、状态、过程和循环等核心术语。详细阐述了热力学平衡的含义，以及宏观描述与微观本质的联系。随后，深入探讨了温度的概念，包括其物理意义、测量方法（如理想气体温标），并严格证明了热力学零定律在建立温度尺度中的基础性作用。重点讨论了热容量、比热等状态函数的初步概念及其测量。 第二章：功、热量与能量 (Work, Heat, and Energy) 本章聚焦于能量传递的两种基本形式：功与热量。功的分析细致入微，涵盖了机械功（膨胀功、拌和功、流动功）、电功和表面功等多种形式，并引入了压力-体积图（P-V图）作为过程分析的直观工具。热量作为能量传递的另一种形式，被置于能量守恒的框架内进行讨论。 第三章：热力学第一定律 (The First Law of Thermodynamics) 这是全书的核心基石之一。我们以严谨的数学形式阐述了能量守恒原理——热力学第一定律，并将其应用于封闭系统和控制体（开放系统）。对内能（U）的概念进行了深入剖析，明确指出它是状态函数。大量实例分析了定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程中的能量平衡方程。针对流动系统（如泵、涡轮、喷管），详细推导了稳定流能量方程 (SFEE)，并展示了其在实际设备分析中的应用。 --- 第二部分：熵、第二定律与过程分析 (Entropy, Second Law, and Process Analysis) 第四章：热力学第二定律与熵 (The Second Law of Thermodynamics and Entropy) 本章引入了热力学中最为深刻的概念之一：熵。我们从卡诺循环和热机效率的讨论出发，自然地导出了克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述。通过可逆过程和不可逆过程的对比，严格推导了克劳修斯不等式，并定义了熵（S）作为一种新的状态函数。本章强调了熵增原理在判断过程方向性上的不可替代性。 第五章：熵的计算与过程应用 (Entropy Calculations and Applications) 本章专注于熵变的实际计算。详细讨论了物质（纯物质、理想气体、实际气体）在不同过程中的熵变计算方法。对于控制体，系统推导了熵产生（Entropy Generation）的概念，并强调了熵产生是衡量系统不可逆性的量度。通过等熵过程（理想绝热过程）的分析，为后续的能量利用效率评估奠定了基础。 第六章：热力学第三定律与热力学性质关系 (The Third Law and Thermodynamic Property Relations) 本章对热力学的基本定律进行了完善。详细阐述了热力学第三定律（绝对零度的不可达性），并基于此为熵值提供了参考基准。随后，本章聚焦于利用偏微分方程推导热力学基本关系式，如麦克斯韦关系式（Maxwell Relations）。这些关系式是连接焓、吉布斯自由能、亥姆霍兹自由能等重要热力学势的关键，为材料科学和化学热力学打下了坚实的数学基础。 --- 第三部分：平衡态、相变与化学热力学 (Equilibrium, Phase Transitions, and Chemical Thermodynamics) 第七章：平衡态与化学势 (Equilibrium and Chemical Potential) 本章将热力学分析提升到多组分系统层面。深入讨论了相平衡和化学平衡的判据，强调了热力学势在多相、多组分系统平衡中的主导作用。详细定义了化学势（Chemical Potential）的概念，并将其作为物质迁移和化学反应趋势的驱动力。利用拉乌尔定律和亨利定律，对溶液的性质变化进行了初步探讨。 第八章：纯物质的相平衡与蒸汽表应用 (Phase Equilibrium of Pure Substances and Steam Tables) 本章侧重于工程实践中最重要的相变问题。详尽分析了单组分系统（如水、制冷剂）的相图，包括三相点、临界点和饱和区。系统地介绍了蒸汽表（Steam Tables）和P-v图、T-s图的使用方法，并提供了大量实例指导学生如何准确地从表中读取和插值计算饱和蒸汽、过热蒸汽和湿蒸汽的热力学性质。 第九章：气体混合物与燃烧分析 (Gas Mixtures and Combustion Analysis) 本章处理多组分气体的行为。首先讨论了理想气体混合物的性质计算，包括分压定律和阿伏伽德罗定律的应用。随后，重点转向燃烧过程的热力学分析，包括化学计量数的确定、绝热火焰温度的计算，以及低热值（LHV）和高热值（HHV）的区分。通过焓变分析，评估了燃料能量转化的有效性。 --- 第四部分：能量转换设备与统计基础 (Energy Conversion Devices and Statistical Introduction) 第十章：能量转换系统分析 (Analysis of Energy Conversion Systems) 本章将前述定律应用于典型的热力学循环和工程设备。详细分析了： 1. 动力循环： 朗肯循环（蒸汽动力装置）、布雷顿循环（燃气轮机）——重点讨论了回热、再热和中间冷却对效率的提升。 2. 制冷循环： 蒸汽压缩制冷循环和气体制冷循环（如贝尔科-布莱顿循环）——重点分析制冷系数（COP）。 通过对这些实际循环的分析，学生能够理解理论效率与实际效率之间的差距，并掌握提高系统性能的关键技术。 第十一章：统计热力学的初步概念 (Introduction to Statistical Thermodynamics) 为连接宏观热力学与微观物理，本章提供了统计力学的导论。介绍了系综（Ensemble）的概念，玻尔兹曼分布（Boltzmann Distribution）的基础，并阐述了宏观热力学量（如内能、熵）如何通过对大量粒子的统计平均来导出。这部分内容旨在拓宽学生的视野，理解经典热力学定律的微观起源，为进一步深入学习物理化学或高级传热学做好准备。 --- 特色与亮点： 1. 严谨的数学推导： 所有核心公式均从基本公理出发，经过清晰的步骤推导，而非仅仅罗列结果。 2. 工程实例驱动： 每章末尾附有丰富的“工程实践案例”，将理论知识与发电厂、制冷系统、喷气发动机等实际场景紧密结合。 3. 丰富的习题集： 包含基础巩固型、概念辨析型和复杂综合型三大类习题，便于教师评估和学生自测。 4. 清晰的图示系统： 大量使用T-s图、h-s图和P-v图，帮助学生建立对“过程”的直观理解。 5. 强调“不可逆性”： 将熵产生视为衡量工程质量的核心指标贯穿始终，培养学生对能源高效利用的重视。 --- 目标读者： 本科生： 机械工程、能源与动力工程、化学工程、材料科学、航空航天、物理学等专业的热力学入门及核心课程学生。 研究生： 需要快速复习和巩固热力学基础知识的研究生。 工程技术人员： 需要回顾和深化热力学理论以解决实际工程问题的专业人士。

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我一直觉得，一本好的学习用书，不仅仅是知识的载体，更应该是激发学习兴趣的火种。而《Mechanics Student's Book》恰恰扮演了这样一个角色。它以其生动形象的语言、图文并茂的设计，将原本可能枯燥乏味的力学知识，变得引人入胜。我喜欢书中对一些经典力学实验的描述，它们不仅仅是文字的呈现，还伴随着精美的插图，仿佛将我带回了那个实验现场，让我身临其境地去感受物理学的魅力。比如，在讲述阿基米德原理时，书中对浮力实验的详细描述，以及对船舶和潜艇工作原理的解释，都让我对这个概念有了更深刻的理解和更广阔的认识。此外，书中还会穿插一些与力学相关的有趣故事，比如牛顿的苹果落地传说，以及伽利略的斜塔实验，这些故事不仅增加了阅读的趣味性，也让我对力学发展的历史有了初步的了解，从而对这门学科产生了更浓厚的兴趣。这本书让我明白了，学习力学，其实是一场与物理世界的对话，而这本书，正是帮助我开启这场对话最得力的伙伴。

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说实话，我买这本书的初衷，更多的是为了应付即将到来的期末考试，想着能有个可靠的参考资料。但拿到手之后，我才发现它远不止如此。它提供了一种全新的视角来看待力学问题，让学习不再是枯燥的公式记忆，而是一场充满探索乐趣的智力冒险。书中对于每一章节的安排都极其用心，逻辑性非常强。从静力学到动力学，再到功和能，每一个概念的引入都建立在前面知识的基础上，循序渐进，绝不会让你感到突兀。我尤其欣赏的是书中提出的那些“思考题”和“挑战题”，它们不是那种简单的套用公式就能解决的题目，而是需要你运用所学的知识去分析、去推理，甚至去创造。每次完成一道这样的题目，我都会有一种成就感油然而生，感觉自己真的在“思考”物理，而不是被动地接受知识。而且，书中还会穿插一些历史背景和实际应用案例，这让我意识到力学并非高高在上、脱离现实的学科，而是与我们生活息息相关，是许多现代科技的基础。比如，在讲到转动惯量时，作者就巧妙地联系到了滑板运动和旋转的冰上运动员，让我对抽象的概念有了更直观的理解，也极大地激发了我学习的兴趣。

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这本书的出现，简直是我物理学习生涯中的一道曙光，尤其是在力学这个看似宏大实则充满细节的领域。我一直觉得，学习力学就像是在搭建一座坚实的知识大厦，而《Mechanics Student's Book》就像是那份精心设计的蓝图，指引着我一步步稳固地打下地基，再往上添砖加瓦。从最基础的牛顿运动定律开始，它并没有流于表面，而是深入浅出地剖析了每一条定律的内涵、适用范围以及它背后蕴含的物理思想。我特别喜欢书中对概念的解释方式，很多时候，老师在课堂上讲解得再清晰，也比不上我独自翻阅这本书时那种豁然开朗的感觉。那些抽象的公式，在作者的笔下变得生动形象，仿佛有了生命一般。而且，书中大量的插图和图示，简直是我的救星，它们将那些难以想象的受力分析、运动轨迹清晰地呈现在我眼前，让我能够直观地理解那些复杂的物理过程。我记得有一次，我卡在一个关于动量守恒的问题上很久，怎么也想不通，直到翻到书里关于碰撞的章节，那些由图示引导的分析过程，让我瞬间茅塞顿开。这本书不是那种死板的教科书，它更像是一个耐心且博学的导师，在你遇到困难时，总能以最恰当的方式为你指点迷津。

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要说这本书最让我惊喜的地方，那绝对是它在教学方法上的创新。它没有采用那种填鸭式的教学模式，而是更像是在引导你主动去发现、去理解。书中很多时候会抛出一个问题，让你先去思考，然后再给出提示，最后才揭晓答案和解题思路。这种互动式的学习方式，极大地激发了我的学习主动性和求知欲。我记得在学习“简谐运动”这一章节时，书本并没有直接给出振动方程，而是先通过对弹簧振子和单摆的运动分析，让你自己去观察和总结其运动规律，然后才引出sin或cos函数的概念。这种“引导式”的学习过程，让我感觉自己不仅仅是在被动地接收知识，而是在参与到知识的构建过程中，这种感觉非常棒。而且，书中还会时不时地插入一些“小贴士”和“注意点”，这些往往是老师在课堂上可能一带而过，但却对我们理解概念起到至关重要作用的信息。比如，关于如何正确画受力分析图，书中就给出了非常实用的技巧和注意事项，这对我来说是福音。

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在整个力学学习过程中，我一直感觉自己像是在摸着石头过河，时常会因为某个概念的模糊不清而感到沮丧。但是，《Mechanics Student's Book》的出现，就像是为我点亮了一盏明灯，让我得以清晰地辨别前方的道路。它最大的优点在于其详尽而严谨的讲解方式。每一个公式的推导过程都清晰可见，每一步的逻辑都严丝合缝，让我能够追溯到最源头的定义，从而彻底理解公式的意义，而不是仅仅把它当作一个需要死记硬背的符号。我特别喜欢书中对“参考系”这个概念的深入剖析，它解释了在不同的参考系下，物理量会如何变化，这对于理解相对运动以及解决一些复杂的动力学问题至关重要。而且，书中对“惯性”的阐述也让我受益匪浅，它不再是一个抽象的物理概念，而是通过生动的例子，比如从高速行驶的汽车上突然刹车时人体会向前倾，让我深刻体会到了惯性的存在和重要性。此外，书中还提供了一系列精心设计的例题，这些例题覆盖了各种类型的力学问题，从简单的受力分析到复杂的能量守恒，每道例题的解答都详细而透彻，让我能够一步步学习解题思路，并举一反三。

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