物理化学实验

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出版者:南京大学
作者:张春晔
出品人:
页数:197
译者:
出版时间:2006-9
价格:22.00元
装帧:
isbn号码:9787305040252
丛书系列:
图书标签:
  • 物理化学
  • 化学实验
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具体描述

《物理化学实验(第2版)》包括酸度的测定;折射率的测定;旋光度的测定;吸光度的测定;电化学测量技术及仪器;电导测量及仪器;原电池电动势的测量;气相色谱实验技术及仪器;气相色谱仪的基本组成等内容。

深入探索材料的微观世界:现代材料科学基础 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角,探讨构成我们日常乃至尖端科技的各类材料的内在结构、性质、制备方法以及应用前景。我们摒弃了传统材料学科中可能存在的碎片化叙述,转而构建一个统一的理论框架,将物理学、化学、工程学和数学工具融会贯通,以解析材料的宏观行为如何源于其原子和电子层面的排列与相互作用。 第一部分:晶体结构与缺陷的几何学 本书开篇聚焦于材料的形态学基础——晶体结构。我们将详尽阐述晶体学的基本概念,包括晶格、晶胞、布拉维点阵以及密堆积结构。通过深入分析体心立方(BCC)、面心立方(FCC)和六方紧密堆积(HCP)等常见金属结构,读者将理解对称性在决定材料机械性能中的核心作用。 随后,我们将转入对晶体缺陷的研究,这是理解材料非理想性能的关键。我们不仅讨论点缺陷(如空位、间隙原子和取代原子)在热力学平衡下的浓度分布,还将深入分析线缺陷(位错)的类型(如刃型、螺旋型和混合型)及其在塑性变形中的运动机制。扩展到面缺陷,如晶界、孪晶界和堆垛层错,我们阐述这些结构如何充当应力集中点或作为形核和扩散的有利路径。特别地,我们会用清晰的几何模型和能量计算来解释这些缺陷如何影响材料的强度、导电性和扩散速率。 第二部分:材料的热力学与相图的构建 材料的稳定性和转变过程根植于热力学原理。本部分将材料科学的热力学基础与相变动力学紧密结合。首先,我们复习吉布斯自由能、焓和熵在决定平衡相组成中的作用。在此基础上,我们将详细解析二元和三元相图的绘制与解读,重点关注共晶、共熔、固溶体形成以及化合物的生成。 为了更贴近工程应用,我们将大量篇幅用于分析扩散过程。从菲克第一和第二定律出发,我们探讨固态扩散的微观机制,包括格点扩散、隧道效应和“跳跃”模型。通过对扩散活化能的分析,读者将能够预测材料在高温应用环境下的长期稳定性,例如在核反应堆或高温合金中的性能衰减。本部分还将引入非平衡相变的概念,如贝因体转变和马氏体转变,解释形核率和生长速率如何受冷却速率的强烈影响。 第三部分:电子结构与材料的电磁性能 电子的运动与分布是决定材料导电、半导体和磁学特性的根本原因。本章将超越简单的“自由电子模型”,引入能带理论。我们将使用紧束缚法和近自由电子近似来阐述绝缘体、导体和半导体之间能带结构的本质区别——禁带的宽度和电子/空穴的有效质量。 对于半导体材料,我们将细致分析掺杂(施主和受主)如何调控费米能级,并详细推导载流子浓度、迁移率和扩散系数的温度依赖性。这部分内容将直接服务于对半导体器件物理的理解。 在电磁性能方面,我们探讨介电常数、电导率和磁化率的物理起源。对于磁性材料,我们将对比铁磁性、反铁磁性和顺磁性的微观机制,重点解析布洛垣畴的形成、畴壁的运动,以及磁滞回线的工程意义,如矫顽力(Coercivity)和剩磁(Remanence)。 第四部分:力学行为的本构描述与加工成型 理解材料如何在外力作用下发生形变和断裂是材料工程的核心。本章首先建立弹性形变的本构关系,引入杨氏模量、泊松比和剪切模量之间的联系,并讨论各向异性材料的应力-应变张量表示。 随后,我们将重点关注塑性变形,即位错运动的宏观体现。我们将详细分析加工硬化、应变率敏感性和蠕变现象。通过引入Hall-Petch关系、幂律硬化模型和Norton蠕变定律,读者将掌握如何通过微观结构控制(如晶粒细化或沉淀强化)来优化材料的强度和韧性。 断裂力学将作为本部分的高潮。我们不再满足于简单的韧性与脆性区分,而是深入探讨线弹性断裂力学(Griffith裂纹)、弹塑性断裂力学(J积分和裂纹尖端张力场)以及疲劳断裂(Paris定律)。通过对这些理论的掌握,读者将能够进行可靠的结构完整性评估。 第五部分:先进材料的合成与表征技术 本部分将理论知识与现代实验技术相结合,展示如何合成具有特定功能的材料,并精确地测量其结构和性能。 在合成方面,我们将介绍从原子层精确控制的薄膜生长技术(如原子层沉积ALD、分子束外延MBE),以及用于制备高性能陶瓷和复合材料的粉末冶金技术和原位反应法。 在表征方面,我们将详细介绍结构分析的核心工具: 1. X射线衍射 (XRD): 用于晶体结构鉴定、晶格常数测定和残余应力分析。 2. 电子显微镜 (SEM/TEM): 从形貌观察到高分辨率晶格成像,TEM如何揭示位错和相界结构。 3. 光谱技术 (EDS/EELS): 用于元素定性和价态分析。 4. 热分析 (DSC/TGA): 用于精确测定相变温度和热稳定性。 通过对这些技术的深入理解,读者将能够设计实验方案,以验证和优化材料的性能,并最终掌握材料科学研究的完整闭环。本书结构严谨,内容详实,是材料科学、物理学及相关工程专业学生和研究人员不可或缺的专业参考书。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版设计和图示质量,绝对是业界良心。作为经常需要在实验室里对照操作的人来说,清晰的插图和表格至关重要。这本书的流程图逻辑性极强,每一步操作的因果关系都交代得明明白白,即便是第一次接触某个复杂仪器,也能通过图示快速建立起操作的宏观概念。我注意到,它对于一些关键的物理量测量,比如粘度测定或光谱分析,提供的校准曲线示例和数据拟合的步骤,都做得极其细致和规范。这对于我们准备撰写实验报告来说,简直是救命稻草。以前写报告总是抓耳挠腮,不知道如何规范地呈现误差棒和拟合优度,现在照着书上的范例修改,报告的专业性瞬间提升了好几个档次,导师都忍不住夸赞我的规范性了。

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这本书的深度和广度都达到了一个非常高的平衡点。它没有停留在基础的验证性实验,而是巧妙地穿插了一些具有挑战性的研究性课题的引入。例如,在涉及相平衡的章节,它不仅讲解了如何测定共沸点,还简要介绍了如何利用范特霍夫方程来估算热力学数据,这为我后续的毕业设计提供了宝贵的思路方向。这种“授人以渔”的编写理念,让我感觉自己不仅仅是在完成课本上的要求,而是在真正进行科学探索。对于那些已经掌握了基础操作,渴望突破瓶颈、向更高阶实验迈进的同学来说,这本书无疑是最好的阶梯。它教会的不仅仅是“如何做”,更是“为什么这样做”。

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这本书简直是物理化学世界的“导航图”!我刚翻开它的时候,就被那种清晰、系统的编排方式深深吸引住了。它不像有些教科书那样堆砌晦涩难懂的理论,而是巧妙地将复杂的实验原理与实际操作步骤无缝衔接起来。每一个实验的讲解都详尽到了令人发指的地步——从仪器的预处理到数据处理的每一个细微环节,作者似乎都替初学者想到了。我尤其欣赏其中关于误差分析的部分,它不是简单地列出几种误差来源,而是用非常直观的例子教会你如何像一个真正的科学家一样去审视和修正自己的实验结果。读完前几个实验,我感觉自己对溶液的热力学性质有了全新的认识,那种动手实践后的豁然开朗,是单纯看公式推导永远无法体会的。这本书对于培养严谨的实验态度和独立解决问题的能力,简直功不可没。

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我最欣赏这本书的一点是,它对安全和环保的重视程度贯穿始终。在每一个涉及到有毒或易燃试剂的实验前,都有一个醒目的“安全警示”模块,详细说明了防护措施和应急处理流程,这体现了作者高度的责任心。很多旧教材在这方面往往一笔带过,但在真实实验室环境中,这恰恰是最容易出问题的地方。此外,它还专门设置了“绿色化学视角下的实验优化”小节,引导我们思考如何减少废液产生、如何选择更环保的溶剂。这让整个实验过程不仅仅是科学的,更是具有社会责任感的。读完这本书,我不仅收获了实验技能,更树立了一种负责任的科研态度,这点价值,是无法用分数来衡量的。

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坦白说,我之前对很多物理化学实验都抱持着一种畏惧心理,觉得那些精密的测量和复杂的计算是“高深莫测”的。但自从有了这本书,我的心态彻底转变了。它的叙述语言非常“接地气”,仿佛有一位经验丰富、耐心十足的导师在我身边手把手地指导。比如,在处理电化学实验中的参比电极时,书中不仅提供了标准的接线图,还特别标注了“新手容易忽略的细节”,比如电极的活化步骤和温度敏感性。这些“经验之谈”比书本上的标准流程更宝贵,直接避免了我多次实验失败的窘境。更让我称赞的是,它对结果的讨论部分,引导性极强,不是简单给出标准答案,而是鼓励读者去思考“为什么我的值偏离了理论值”,这种批判性思维的培养,远超出一本操作手册的范畴。

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