Fundamentals of Engineering Thermodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Moran, Michael J./ Shapiro, Howard N.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2008-5

价格:$ 40.96

装帧:

isbn号码:9780471787327

丛书系列:

图书标签:

• Thermodynamics
• Engineering
• Fundamentals
• Heat Transfer
• Energy
• Physics
• Mechanical Engineering
• Textbook
• Higher Education
• Science

工程热力学基础：从微观粒子到宏观系统的热力学之旅 （请注意：本简介描述的图书内容与《Fundamentals of Engineering Thermodynamics》一书 不包含 的内容相关。本书将聚焦于热力学原理在工程应用中的独特视角、前沿发展以及与相关学科的交叉融合，旨在为读者提供一套不同于标准教科书的、更具前瞻性和应用深度的热力学知识体系。） --- 图书名称： 《前沿与交叉：现代工程热力学的新视野》 本书概述： 在工程实践和科学研究不断深入的今天，传统的热力学基础知识已成为必备的基石。然而，面对能源危机、环境挑战和材料科学的飞速发展，我们需要一套更具创新性、更能应对复杂系统需求的现代热力学框架。《前沿与交叉：现代工程热力学的新视野》正是在此背景下应运而生。 本书摒弃了对基础概念（如理想气体、简单循环的冗余叙述），而是将重心放在超越经典热力学范畴的前沿课题、跨学科的应用方法以及热力学在纳米尺度和复杂系统中的新兴作用。我们深入探讨了信息论与热力学的深刻联系，解析了当前能源技术转型的核心热力学瓶颈，并全面展示了统计力学在解决工程实际问题中的强大工具箱。 本书的读者对象是已经掌握经典热力学基础知识的工程师、高年级本科生、研究生以及致力于热科学领域研究的科研人员。 --- 第一部分：信息、随机性与热力学的新范式 本部分旨在打破传统热力学只关注宏观状态量的局限，引入信息论和非平衡态统计力学来解析复杂工程系统的行为。 第一章：熵的量化与信息论的桥梁 本章从信息熵（香农熵）出发，详细阐述了其与热力学熵（玻尔兹曼熵）之间的深刻联系，尤其是在描述缺失信息和系统不确定性方面的统一性。重点分析了朗之万方程在信息物理系统中的应用，以及如何利用信息增益来量化热力学过程的可逆性。深入探讨了布雷默-因布里奇（Brillouin）的“力学与信息”理论，探讨了信息处理过程中的最小能量耗散限制（Landauer原理的工程意义）。 第二章：随机过程与非平衡态热力学 经典热力学处理平衡态，而现代工程系统（如微反应器、生物引擎）几乎都在非平衡态下运行。本章系统介绍了涨落定理（Fluctuation Theorems），包括Jarzynski等式和Crooks关系式，这些定理为远离平衡的系统提供了精确的功的统计关系。详细讨论了密度弛豫理论（Density Functional Theory, DFT）在计算界面热力学和化学反应路径中的应用，而非仅仅依赖于化学势的平衡假设。 第三章：复杂系统中的自组织与耗散结构 聚焦于远离平衡态的自维持结构。探讨了普里高津（Prigogine）的耗散结构理论在材料合成、湍流控制以及生物系统中的热力学驱动力。分析了非线性动力学与热力学的交叉点，如何利用非线性反馈机制来优化能量转换效率，例如在化学振荡反应器中的能量捕获。 --- 第二部分：能源技术的前沿热力学解析 本部分将热力学原理应用于当前最具挑战性的能源领域，关注效率极限、新型介质和循环的优化。 第四章：超热效率与卡诺极限的突破 超越标准的朗肯或布雷顿循环分析。本章重点研究基于量子效应和界面现象的能量转换。深入分析了热光伏（TPV）系统的辐射热力学极限，以及如何通过超材料调控热辐射光谱以提高转换效率。详细讨论了斯特林循环的理论优化，特别是引入磁致冷和电卡效应的耦合系统，探讨其实际工程中的非理想因素。 第五章：先进流体与界面热力学 传统热力学处理的工质过于简化。本章聚焦于超临界流体（如超临界CO2, sCO2）在下一代发电循环中的热力学特性、相变行为和传热机制。重点剖析了多孔介质中的传热与传质耦合，这对于燃料电池和储能设备至关重要。此外，探讨了液滴动力学的热力学驱动力，以及在微重力或微通道环境下的相变异构。 第六章：储能系统的热力学边界 本书对储能系统的分析超越了简单的能量密度计算。在电化学储能方面（如锂离子电池），探讨了吉布斯自由能最小化在预测电池电压、分析副反应和界面阻抗方面的作用，引入了热失控的绝热温升（Adiabatic Temperature Rise）分析。对于热储能（TES），分析了新型相变材料（PCM）的选择标准、潜热释放的动力学限制以及如何在材料尺度上优化熵变过程。 --- 第三部分：微纳尺度与量子热力学工程 本部分是本书最具前瞻性的内容，探讨热力学如何从宏观尺度延伸至纳米设备和量子现象。 第七章：纳米尺度下的热流体与传热机理 在纳米尺度，傅里叶定律失效。本章侧重于布朗运动驱动的能量输运。详细介绍了菲诺姆动力学（Phonon Dynamics）在固体热导率中的作用，尤其是晶格缺陷、界面散射和界面声学阻抗失配对热流的影响。分析了热电子效应在半导体器件中的重要性，以及热隧穿在热二极管中的潜在应用。 第八章：量子热力学与制冷前沿 量子热力学是研究量子系统热力学行为的学科。本章阐述了量子相干性如何影响功的提取，以及量子发动机（如基于自旋系统或量子点）的设计原理。深入分析了极限制冷技术，包括稀释制冷机和绝热去磁制冷（ADR）的理论热力学限制和实际操作中的效率瓶颈。讨论了量子热力学如何指导单分子马达的能效分析。 第九章：热力学在材料科学中的跨界应用 本章展示了热力学工具如何指导新型材料的合成。重点分析了热力学相图的构建与高熵合金的设计，如何利用吉布斯自由能的最小化原理来预测材料的稳定性和相变路径。探讨了热驱动的自修复材料中的热力学驱动力，以及如何通过控制局部热梯度来诱导材料的定向生长和结构演化。 --- 总结： 《前沿与交叉：现代工程热力学的新视野》不仅是对现有热力学知识的复习，更是一张通往未来工程挑战的路线图。它要求读者运用概率论、线性代数和高级偏微分方程工具，去理解和解决那些经典方法无法触及的复杂系统问题。本书旨在培养新一代工程师和科学家，使他们能够在信息、能源和材料的交汇点上，利用深厚的、扩展的热力学理论指导创新实践。

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