高等传热学学习指导及典型题精解

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出版者:西安交通大学出版社
作者:张强
出品人:
页数:325 页
译者:
出版时间:2001年10月1日
价格:18.0
装帧:平装
isbn号码:9787560514710
丛书系列:
图书标签:
  • 自然科学
  • 数学力学热学
  • 建筑环境与能源应用工程
  • 传热学
  • 高等教育
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  • 习题集
  • 精解
  • 工程热物理
  • 传热计算
  • 教材辅导
  • 大学教材
  • 理工科
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具体描述

本书内容包括热传导、对流传热、辐射传热3章。每章有要点、基本要求和典型题精解3个方面。  本书除可作为研究生高等传热学课程的教学参考书外,也可供从事传热学研究的科研人员和有关的工程技术人员参考。

深入理解与实践:现代材料科学基础及应用前沿 内容提要: 本书旨在为材料科学领域的学习者和研究人员提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架。全书内容涵盖了材料科学的基石理论、先进表征技术、前沿功能材料的设计与合成,以及这些材料在能源、环境和生物医学等关键领域的创新应用。我们特别强调理论与实践的结合,通过大量实例和案例分析,帮助读者构建扎实的理论基础,并掌握解决实际工程问题的能力。本书的结构设计力求逻辑清晰、层层递进,确保读者能够系统地掌握材料科学的复杂体系。 --- 第一部分:材料科学的基石与结构-性能关系 第一章:晶体结构与缺陷工程 本章详细阐述了晶体结构的基本原理,包括密堆积、布拉维点阵以及晶体学符号的应用。重点剖析了点缺陷(如空位、间隙原子、取代原子)、线缺陷(如位错)和面缺陷(如晶界、堆垛层错)对材料宏观性能的决定性影响。通过引入能量学观点,解释了缺陷在材料加工和服役过程中的形成、迁移与交互作用机制。内容深入探讨了如何通过控制晶体结构和缺陷浓度,实现对金属合金强度、韧性及导电性的精准调控。 第二章:热力学与相图解析 本章从统计力学和经典热力学的角度出发,构建了材料体系的相变理论基础。详细介绍了吉布斯自由能、化学势以及相平衡的判据。重点剖析了单组元、二元及复杂多组元体系的相图,包括液相线、固相线、共晶点、包晶点等的意义及其在材料设计中的应用。结合热扩散与成核长大理论,解释了材料微观结构演变的动力学过程,为理解材料的热处理过程提供了理论支撑。 第三章:动力学过程与扩散行为 本章聚焦于材料内部的微观运动和演变过程。深入探讨了原子扩散的机理,包括固态扩散的各种机制(如菲克定律及其在不同温度梯度下的应用)。详细分析了界面反应动力学、晶粒生长、相变动力学(如阿伦尼乌斯关系在烧结和退火过程中的应用)。本章旨在使读者理解,材料的最终性能往往取决于其加工历史和热力学驱动的动力学演化。 第二部分:材料的表征与性能测试 第四章:结构表征技术深度解析 本部分系统介绍了现代材料科学研究中不可或缺的结构表征手段。 X射线衍射 (XRD): 深入讲解布拉格定律、粉末衍射与单晶衍射的应用,用于晶体结构鉴定、晶格常数测定及残余应力分析。 电子显微镜技术 (SEM/TEM): 详述扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的工作原理,包括背散射、二次电子成像、高分辨TEM(HRTEM)对原子尺度的观察能力,以及能量色散X射线谱(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)在成分分析和晶粒取向分析中的应用。 光谱学方法: 涵盖拉曼光谱、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS),用于理解材料的化学键合、分子振动模式和表面电子态。 第五章:力学性能的本构关系与测试 本章重点讨论材料如何响应外部载荷。涵盖了弹性模量、屈服强度、抗拉强度、硬度等基本力学性能的测试方法(如万能试验机、维氏/洛氏硬度计)。深入探讨了塑性变形理论,包括加工硬化、应变梯度效应。对于先进材料,本章还引入了断裂力学(如应力强度因子、J积分)和疲劳(如S-N曲线、Paris定律)的分析框架,解释了材料失效的机制。 第六章:电学、磁学与光学性能基础 本章系统梳理了材料的宏观电、磁、光性能与其微观电子结构之间的内在联系。 电学性能: 讲解了导体、半导体和绝缘体的能带理论,霍尔效应在载流子浓度和迁移率测定中的应用。 磁学性能: 介绍了顺磁性、抗磁性、铁磁性等磁化机制,居里温度、矫顽力和剩磁的意义,以及磁畴壁运动在软磁和硬磁材料中的作用。 光学性能: 讨论了光的吸收、透射、反射和散射机制,折射率、消光系数的确定,以及光电导现象在光电子器件中的应用。 第三部分:功能材料的设计、合成与前沿应用 第七章:先进陶瓷与复合材料 本章聚焦于高性能结构材料。详细介绍了氧化物、非氧化物陶瓷(如氮化物、碳化物)的制备工艺(如粉末冶金、溶胶-凝胶法)及其高韧性化策略。在复合材料方面,重点分析了纤维增强复合材料(FRC)和颗粒增强复合材料(PRC)的界面设计、有效介质理论预测以及各向异性力学行为。 第八章:半导体材料与器件物理 本章深入探讨了集成电路和光电子器件所依赖的半导体材料。内容包括半导体掺杂理论(施主与受主)、PN结的形成、二极管和晶体管的基本工作原理。同时,阐述了宽禁带半导体(如GaN、SiC)在功率电子和高温应用中的优势,以及钙钛矿材料在下一代光伏器件中的研究进展。 第九章:能源存储与转化材料 本章紧跟全球能源技术发展趋势,重点研究用于电化学储能和催化的材料。 电池材料: 详细分析了锂离子电池的正极(如LMO, NCM, LFP)、负极(石墨、硅基材料)和电解质的关键性能要求。探讨了固态电池的研究挑战与机遇。 催化材料: 讲解了多相催化中活性位点的设计、载体效应以及反应机理,特别关注燃料电池催化剂(如铂基材料)和光催化剂(如TiO2及其改性)在环境净化和清洁能源生产中的应用。 第十章:生物相容性材料与组织工程 本章跨学科地探讨了材料与生命系统的相互作用。内容涵盖生物惰性材料、生物活性材料(如生物玻璃)和生物可降解材料(如PGA, PLA)的合成与性能。重点讨论了细胞粘附、增殖和分化的表面化学调控,以及如何利用先进的3D打印技术和水凝胶构建仿生支架,以实现骨骼、软骨或血管组织的再生工程。 --- 本书特色: 1. 强调微观机制: 不停留在宏观现象的描述,而是深入到原子和电子层面,解释“为什么”材料会表现出特定性能。 2. 注重前沿交叉: 紧密结合当前材料科学中最活跃的研究领域,如纳米材料、人工智能辅助材料设计(AI for Materials Science)的初步概念融入讨论。 3. 系统性与实用性兼顾: 知识体系结构严谨,便于系统学习;同时,大量引入工业界和实验室中的实际案例和数据分析方法,提升读者的工程实践能力。 本书是材料科学专业本科生、研究生以及从事相关研发工作的工程师和科研人员不可或缺的工具书和参考资料。通过对本书内容的系统学习和深入思考,读者将能够准确把握现代材料科学的脉搏,并为未来的创新研究奠定坚实基础。

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用户评价

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这本书的语言风格非常贴近一线教学的实际需求,它没有使用过于晦涩难懂的学术腔调,而是采用了一种非常务实、直截了当的叙事方式,仿佛一位经验丰富的教授正在你身边进行一对一的辅导。作者在阐述那些容易混淆的概念时,常常会穿插一些形象的比喻或者对比分析,这种“拉家常式”的讲解,极大地降低了学习的心理门槛。我特别喜欢它在处理数学推导时的态度——既不轻视严谨性,也不过度沉溺于复杂的数学技巧,总能在关键转折点给出清晰的物理意义解释,确保读者不会因为数学障碍而迷失了对物理现象的直观把握。比如,对于能量方程的简化和坐标系的选取,书中的论述就显得格外有条理,每一步的物理依据都交代得明明白白,读起来让人有一种茅塞顿开的感觉,非常适合自学和查漏补缺。

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拿到这本书时,我首先被它那近乎百科全书般的详实程度所震撼,它似乎涵盖了高等传热学领域所有重要的分支和前沿动态,从稳态、瞬态导热到各种复杂的对流和辐射换热机理,再到实际工程中的多物理场耦合问题,无所不遗。更难能可贵的是,作者在每一个章节末尾都精心设计了一系列富有挑战性又紧扣实际应用的例题和习题,这些题目绝非简单的公式代入,而是需要综合运用多种知识点进行深入分析和推导的“硬骨头”。我尝试着做了几道涉及非均匀介质中耦合传热的题目,发现解答过程不仅考验了对基本理论的掌握程度,更锻炼了我的工程思维和解决复杂问题的能力。对于那些希望在传热学领域深造,或是未来想从事相关研发工作的学生来说,这本书无疑提供了一个极佳的“训练场”,它教你的不仅是如何计算,更是如何像一个真正的工程师那样去思考和建模。

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这本《高等传热学学习指导及典型题精解》的装帧设计着实让人眼前一亮,封面采用了深邃的蓝色调,搭配银色的字体,显得既专业又不失现代感,一看就是为理工科学生精心打造的良师益友。我尤其欣赏它在内容组织上的匠心独运,不同于市面上很多枯燥的教科书,这本书的排版清晰流畅,图表绘制得极其精细,那些复杂的物理模型和热力学过程,通过直观的示意图变得易于理解。阅读过程中,我发现作者在每一个知识点的讲解上都下足了功夫,力求深入浅出,不像有些参考书那样只是简单堆砌公式,而是真正引导读者去理解传热学的基本原理和内在逻辑。比如,在讲解对流换热的边界层理论时,书中的剖析详尽而富有条理,即便是初次接触这个概念的学生,也能凭借清晰的文字描述和精美的插图,迅速建立起正确的认知框架。这种兼顾深度与广度的编排方式,无疑大大提升了学习的效率和兴趣。

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这本书的深度和广度让我对高等传热学这门学科产生了更浓厚的兴趣,它提供的知识体系非常扎实和完整,可以作为研究生阶段学习的案头必备参考书。我注意到书中对一些前沿领域,如微尺度传热和多孔介质传热等,也有较为深入的探讨,这使得它超越了一般本科教材的范畴,具备了面向未来研究的潜力。更让我感到欣慰的是,这本书的“学习指导”部分,它不仅仅是知识的罗列,更像是一份精心设计的学习路径图。作者清晰地指出了不同知识点之间的内在联系和难点分布,有效帮助学习者合理规划自己的复习节奏,避免了在学习过程中产生的迷茫感。总而言之,这是一本既能提供坚实理论基础,又能提供强大解题工具的宝典,对于任何想在传热学领域有所建树的人来说,都值得收藏和反复研读。

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从实操价值的角度来看,这本书的“典型题精解”部分简直是无价之宝。很多参考书提供的例题答案往往只有最终结果,或者只有极其简略的步骤,根本无法让学生知道自己错在哪里,思路卡在了哪个环节。然而,这本书的解题步骤详尽到令人发指的地步,从初始假设、适用方程的选择,到边界条件的设定,再到每一步的代数整理和数值代入,都展现得淋漓尽致。特别是那些涉及到数值计算方法的章节,它不仅给出了离散化的过程,甚至连迭代收敛的判断标准都阐述得清清楚楚。我发现自己以前困惑已久的许多解题盲点,通过对照书中的标准解答,一下子就豁然开朗了。这种手把手的示范,比单纯的理论学习要有效得多,它真正体现了“授人以渔”的教育理念,对于提高应试能力和实际工程计算能力,具有立竿见影的效果。

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