Geochemical Thermodynamics (Second Edition) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

出版者:The Blackburn Press

作者:Darrell Kirk Nordstrom; James L. Munoz

出品人:

頁數:504

译者:

出版時間:2006-03-15

價格:USD 54.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9781932846096

叢書系列:

圖書標籤:

• Geochemistry
• Thermodynamics
• Chemical Thermodynamics
• Geological Chemistry
• Mineralogy
• Equilibrium
• Phase Diagrams
• Aqueous Geochemistry
• High Temperature Geochemistry
• Modeling

《地球化學熱力學導論：從基礎原理到前沿應用》 本書聚焦：深入探索物質在地球係統中的能量轉化與平衡狀態 內容概述 本書旨在為地球化學、環境科學、材料科學以及相關工程領域的研究人員、高級本科生和研究生提供一套全麵、深入且兼具實踐性的地球化學熱力學知識體係。我們避開瞭對特定教科書內容的直接引用或重述，而是構建瞭一個全新的框架，專注於熱力學理論在理解地球化學過程中的核心作用及其現代應用。 本書結構分為四個主要部分：基礎理論的再構建、關鍵地球化學過程的熱力學分析、高級熱力學工具的介紹，以及環境與應用領域的拓展。 第一部分：基礎理論的再構建——熱力學的視角重塑 本部分緻力於為讀者重建一個堅實的、麵嚮地球科學應用的經典和統計熱力學基礎。我們不滿足於對基本定律的機械羅列，而是強調如何將這些定律應用於非理想係統——即地球上普遍存在的復雜多相、多組分體係。 1. 熱力學基本量與狀態函數： 深入探討能量、焓、熵、吉布斯自由能等核心狀態函數。重點分析在變溫、變壓條件下，如何精確計算這些函數的微小變化，特彆是如何利用熱容數據（$C_p$）進行積分，以準確預測不同溫度下的平衡常數。 2. 相律與化學勢： 詳細闡述吉布斯相律（Gibbs Phase Rule）在限定復雜礦物組閤和流體相態中的應用。核心內容放在化學勢（Chemical Potential）的物理意義上，解釋化學勢如何作為驅動力，決定物質在界麵上的遷移和分配。我們引入瞭活度係數（Activity Coefficient）的概念，並比較瞭不同模型（如離子強度修正、Pitzer模型）在預測高鹽度水溶液中離子相互作用時的適用性和局限性。 3. 反應平衡與化學勢： 建立熱力學反應平衡（$Delta G_r = 0$）與平衡常數（$K$）之間的嚴格聯係。本章詳細分析瞭變壓、變溫對平衡位置的影響（利用 $frac{dln K}{dT} = frac{Delta H}{RT^2}$ 和 $frac{dln K}{dP} = -frac{Delta V}{RT}$），這是理解岩漿分異、變質反應和流體-礦物相互作用的關鍵。 第二部分：關鍵地球化學過程的熱力學分析 本部分將理論知識轉化為解決實際地球化學問題的工具，重點分析溶解、沉澱、氧化還原反應以及擴散過程的熱力學驅動力。 4. 溶解與沉澱動力學驅動力： 深入研究礦物在水中的溶解平衡。我們詳細考察溶解度隨溫度和壓力的變化規律，並引入飽和指數（Saturation Index, SI）的概念，不僅用於判斷係統是否過飽和，更側重於分析驅動沉澱或溶解的吉布斯自由能改變量。針對復雜礦物體係，討論固溶體（Solid Solutions）的熱力學處理方法，特彆是如何利用偏摩爾量（Partial Molar Quantities）來描述組分在晶格中的非理想混閤行為。 5. 氧化還原平衡： 這是理解地殼和地幔化學演化、以及環境汙染控製的關鍵。本章以電子活度（$f_{e^-}$）或電位（$E_h$）作為度量標準，係統分析涉及變價金屬（如鐵、錳、硫）的氧化還原反應。詳細介紹Pourbaix圖（Eh-pH圖）的構建原理和應用，強調其在預測水岩相互作用界麵上的化學狀態的重要性。 6. 界麵與錶麵熱力學： 探討固體錶麵對化學反應的催化和吸附作用。引入錶麵張力、錶麵能等概念，解釋為什麼小顆粒或納米材料具有顯著不同的溶解度和反應活性。重點分析特定離子在礦物錶麵上的吸附平衡，這對於環境修復和地球流體地球化學至關重要。 第三部分：高級熱力學工具與數值方法 本部分麵嚮具有一定熱力學基礎的讀者，介紹處理復雜非理想體係所需的高級數學工具和計算策略。 7. 多變量優化與拉格朗日乘數法： 在多相、多組分體係中，係統的平衡狀態往往是多個約束條件下的吉布斯自由能最小值。本章介紹如何利用拉格朗日乘數法來求解這種約束優化問題，這是現代地球化學模擬軟件的核心算法基礎。 8. 統計熱力學簡介與微觀視角： 提供一個非經典的視角，將宏觀熱力學量與微觀粒子行為聯係起來。討論如何利用配分函數（Partition Function）來計算特定溫度下的熵和吉布斯自由能，尤其是在處理氣體、離子溶劑化或晶格振動等問題時，統計方法提供瞭對經典熱力學的深刻補充。 第四部分：環境與應用熱力學拓展 本部分關注熱力學原理在當代地球科學和工程挑戰中的實際應用。 9. 熱力學與地球動力學： 將熱力學應用於深部過程。分析地幔礦物相變（如橄欖石到尖晶石結構轉變）的熱力學驅動力，以及這些相變如何影響地幔的粘滯性和對流模式。討論高壓下物質的體積變化對地球內部熱力學結構的影響。 10. 熱力學在環境化學中的應用： 詳細考察地球化學熱力學如何用於預測汙染物（如重金屬、有機物）在土壤、沉積物和地下水中的遷移和歸宿。重點分析絡閤作用（Complexation）對金屬溶解度和活性影響的熱力學模型，以及如何利用熱力學數據來設計有效的土壤修復策略。 11. 反應速率與熱力學框架的結閤： 雖然熱力學不直接涉及時間因素，但它為反應速率提供瞭極限約束。本章探討瞭熱力學驅動力（$Delta G$）與反應速率常數之間的關係，特彆是在非平衡態過程（如礦物成核與生長）中，熱力學勢能如何引導係統走嚮穩定狀態。 總結 本書力求提供一個嚴謹、全麵且與時俱進的地球化學熱力學教程。通過強調物理化學原理在復雜地球係統中的應用，本書將幫助讀者建立起從分子尺度到行星尺度的統一熱力學思維模式，為解決前沿的地球科學問題奠定堅實的理論基礎。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆