Physics for Scientists and Engineers, Part 2 (Chap. 13-20) (4th Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Doug Giancoli

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2007-03-15

价格:USD 46.67

装帧:Paperback

isbn号码:9780132273619

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 科学
• 工程
• 大学教材
• 物理学与工程
• 热力学
• 电磁学
• 光学
• 现代物理
• 第四版

《物理学：科学家与工程师（第二部分，第13-20章，第四版）》 引言 《物理学：科学家与工程师（第二部分，第13-20章，第四版）》是一部旨在为物理学、工程学以及相关科学领域的学生和专业人士提供坚实理论基础和深刻实践理解的权威著作。本书聚焦于经典力学的核心概念，系统地阐述了从波动现象到热力学定律的广泛主题，并为理解更高级的物理学分支奠定了必要的基础。本卷（第二部分）涵盖了从第13章到第20章的内容，重点在于对波动、振动、热学以及气体、液体和固体等物质状态的深入探讨。作者团队凭借其深厚的学术造诣和丰富的教学经验，以清晰的逻辑、严谨的推导和生动的实例，将复杂的物理概念化繁为简，力求使读者在掌握理论的同时，也能洞察其在现实世界中的应用。 本书结构与内容概览 本卷内容紧密衔接前一部分，将读者从牛顿力学的宏观世界引向了更为精细的物质运动与能量转换的领域。以下是各章节的详细介绍： 第13章：振动（Vibrations） 本章是理解波动现象的基础。我们首先介绍了简谐振动（Simple Harmonic Motion, SHM）的数学模型，包括其定义、微分方程及其解。读者将学习如何描述简谐振动的位移、速度和加速度随时间的变化，理解振幅、周期和频率等关键参数的物理意义。随后，我们将探讨实际系统中存在的阻尼振动（Damped Oscillations），分析阻尼力对振动衰减的影响，并介绍过阻尼、临界阻尼和欠阻尼等不同状态。最后，本章将引入受迫振动（Forced Oscillations）的概念，重点分析共振（Resonance）现象，解释为何在特定频率下振幅会急剧增大，以及共振在工程和日常生活中的重要性与潜在危害。通过本章的学习，读者将能够定量分析和预测各种振动系统的行为。 第14章：波动（Waves） 在本章中，我们将从振动的基础上，进一步深入到波的传播。本章将详细介绍机械波（Mechanical Waves）的性质，包括横波（Transverse Waves）和纵波（Longitudinal Waves）的传播方式。我们将推导描述波传播的一维波动方程，并讨论波的诸如波速、波长、频率和振幅等基本特征。此外，本章还将深入探讨波的叠加原理（Superposition Principle），解释波在传播过程中如何相互干涉，由此引出驻波（Standing Waves）的概念，并分析其形成条件和在弦、管等介质中的表现。最后，本章还会初步介绍波的衍射（Diffraction）和干涉（Interference）现象，为后续光学中的相关内容打下基础。 第15章：声波（Sound Waves） 本章将目光聚焦于我们日常生活中最重要的波动现象之一——声波。我们将从声波的本质出发，将其描述为介质中的纵波，并分析声波的产生、传播和接收机制。本章将推导描述声波传播的方程，并深入讨论声波的强度（Intensity）、响度（Loudness）和音调（Pitch）等主观感知与客观物理量之间的关系。我们会介绍分贝（Decibel）作为衡量声强级的常用单位。此外，本章还将探讨多普勒效应（Doppler Effect），解释声源或观察者相对运动时，声波频率的变化规律，并给出其在天文观测和雷达等领域的应用实例。最后，我们将讨论声波的反射、折射和衍射等现象，以及超声波和次声波的应用。 第16章：热学：温度与热量（Thermal Physics: Temperature and Heat） 本章标志着我们将从力学和波动的范畴，转向热力学的世界。我们将首先从宏观和微观两个层面定义温度（Temperature），介绍温度的测量单位（摄氏度、华氏度和开尔文）及其相互转换。随后，本章将引入热量（Heat）的概念，将其定义为能量的一种传递形式，并区分热量与内能。我们将深入探讨热容（Heat Capacity）和比热容（Specific Heat Capacity）的概念，解释不同物质吸收相同热量时温度变化不同的原因。本章还将详细阐述三种热传递方式：热传导（Conduction）、对流（Convection）和辐射（Radiation），并给出各自的物理机制和实际应用。最后，我们将介绍相变（Phase Transitions）的概念，如熔化、汽化和凝固，并分析其过程中的热效应，如潜热（Latent Heat）。 第17章：热力学第一定律（The First Law of Thermodynamics） 本章是热力学的基础，我们将正式引入热力学第一定律，它是能量守恒定律在热学过程中的体现。本章将定义系统（System）和环境（Environment），以及系统的内能（Internal Energy）。热力学第一定律被表述为：系统内能的变化等于外界传入系统的热量减去系统对外做的功。我们将详细分析不同热力学过程（如等温过程、等容过程、等压过程和绝热过程）中，热量、功和内能变化之间的关系。本章还将介绍功在热力学过程中的计算方法，特别是在气体膨胀和压缩过程中。通过本章的学习，读者将能够理解能量在热力学系统中的转换与守恒，并能分析简单热力学循环的能量变化。 第18章：热力学第二定律（The Second Law of Thermodynamics） 如果说热力学第一定律关注能量的守恒，那么热力学第二定律则限定了能量转化的方向和效率。本章将介绍热力学第二定律的两种重要表述：克劳修斯表述（Clausius statement）和开尔文-普朗克表述（Kelvin-Planck statement），并证明它们的等价性。本章将引入熵（Entropy）的概念，将其定义为衡量系统无序度或微观状态数量的物理量，并阐述熵在孤立系统中的变化规律——熵总是倾向于增加。我们将分析各种实际热力学过程的不可逆性，并讨论可逆过程（Reversible Process）和不可逆过程（Irreversible Process）的区别。本章还将介绍卡诺循环（Carnot Cycle）和卡诺热机（Carnot Engine），它们代表了理想热机的最高效率，并揭示了热机效率的理论极限。 第19章：气体（Gases） 本章将深入探讨气体的性质和行为。我们将从理想气体模型（Ideal Gas Model）出发，介绍理想气体状态方程（Ideal Gas Law），即PV = nRT，并详细解释其中各个物理量的意义（压力P、体积V、摩尔数n、普适气体常数R和绝对温度T）。本章将讨论道尔顿分压定律（Dalton's Law of Partial Pressures），解释混合气体的总压力与其组分分压的关系。我们将分析气体在不同过程中的行为，如等温膨胀、绝热膨胀等。此外，本章还将引入气体动理论（Kinetic Theory of Gases），从微观粒子的运动角度解释气体的宏观性质，包括压力的来源、温度与分子平均动能的关系等。最后，本章还会简要介绍非理想气体的行为，以及范德华方程等修正模型。 第20章：液体的性质（Properties of Liquids） 本章将把研究对象转移到液态物质。我们将首先讨论液体的表面张力（Surface Tension），解释其产生的原因以及在液滴、毛细现象中的表现。本章将深入研究液体的粘滞性（Viscosity），定义粘度系数，并探讨其与流动速度、温度等因素的关系。我们将介绍层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）的概念，以及雷诺数（Reynolds Number）在判断流动状态中的作用。本章还将讨论液体在容器中的压力分布，包括静止液体中的压强公式，以及帕斯卡原理（Pascal's Principle）及其在液压系统中的应用。最后，我们将简要介绍液体的蒸发（Evaporation）和沸腾（Boiling）现象，以及它们与饱和蒸汽压（Saturated Vapor Pressure）的关系。 学习目标与价值 通过对本卷内容的系统学习，读者将能够： 掌握核心概念： 深刻理解振动、波动、声学、热学以及物质状态的基本原理和数学描述。 建立定量分析能力： 能够运用物理定律和数学工具，对各种物理现象进行定量计算和预测。 培养科学思维： 形成严谨的逻辑推理能力和对物理过程的深刻洞察力。 认识物理学联系： 理解不同物理学分支之间的内在联系，以及它们如何共同构成对自然界的统一认识。 为进阶学习奠定基础： 为深入学习光学、电磁学、统计物理学和量子力学等更高级的物理学内容打下坚实基础。 提升解决问题的能力： 将所学知识应用于分析和解决工程及科学领域中的实际问题。 结论 《物理学：科学家与工程师（第二部分，第13-20章，第四版）》不仅是一本教科书，更是一扇通往理解物质世界奥秘的窗口。它以其内容的系统性、讲解的深度和例证的广泛性，成为物理学与工程学领域学生和专业人士不可或缺的学习资源。本书旨在激发读者对科学的兴趣，培养其批判性思维，并最终赋能他们去探索、创新和解决未来社会面临的挑战。

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