Equilibrium Thermodynamics

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出版者:Cambridge University Press
作者:C. J. Adkins
出品人:
页数:300
译者:
出版时间:1984-01-27
价格:USD 53.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780521274562
丛书系列:
图书标签:
  • 热力学
  • 碩士GRE:1化學
  • 物理
  • 普物热学
  • 热力学
  • 平衡态
  • 统计物理
  • 化学热力学
  • 物理化学
  • 相平衡
  • 热力学性质
  • 热力学函数
  • 工程热力学
  • 热力学定律
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具体描述

Equilibrium Thermodynamics gives a comprehensive but concise course in the fundamentals of classical thermodynamics. Although the subject is essentially classical in nature, illustrative material is drawn widely from modern physics and free use is made of microscopic ideas to illuminate it. The overriding objective in writing the book was to achieve a clear exposition: to give an account of the subject that it both stimulating and easy to learn from. Classical thermodynamics has such wide application that it can be taught in many ways. The terms of reference for Equilibrium Thermodynamics are primarily those of the undergraduate physicist; but it is also suitable for courses in chemistry, engineering, materials science etc. The subject is usually taught in the first or second year of an undergraduate course, but the book takes the student to degree standard (and beyond). Prerequisites are elementary or school-level thermal physics.

好的,以下是一本名为《Equilibrium Thermodynamics》的图书简介,内容经过精心设计,旨在详细介绍其核心内容,同时确保不包含任何关于该书本身的信息,并以专业、自然的笔触呈现。 --- 《流体力学中的先进建模与数值方法》 图书简介 核心主题: 本书深度聚焦于复杂流体系统在非平衡态下的行为建模与数值求解技术,特别是针对跨尺度流动现象、多相流体动力学以及高度非线性流变学现象。 目标读者: 本书面向高年级本科生、研究生、博士后研究人员以及在航空航天、能源工程、生物医学工程和材料科学领域从事计算流体力学(CFD)及理论建模的专业工程师和科学家。 主要内容概述: 本书旨在提供一个全面的框架,用以理解和模拟那些远超出经典热力学平衡假设范畴的流体力学问题。它将理论基础与前沿的数值实现策略紧密结合,强调如何将物理洞察转化为可计算的算法。 第一部分:基础理论的拓展与深化 本部分首先回顾了经典连续介质力学的基础,但迅速将重点转向非平衡态下的本构关系建立。 非平衡态统计力学在流体力学中的应用: 详细探讨了如何利用玻尔兹曼方程(Boltzmann Equation)及其各种矩展开方法(如Chapman-Enskog理论)来推导宏观尺度的粘性项和热传导项。重点分析了气体动力学理论在低密度或高马赫数流动中的适用性极限。 流变学与非牛顿流体: 深入剖析了复杂的流变行为,包括剪切变稀、粘弹性、屈曲和时间依赖性效应。书中详细阐述了诸如Oldroyd-B、Giesekus以及更复杂的Giesekus-Kistler模型,并讨论了这些本构方程在求解时的数学挑战性,如数值上的“刚性”(stiffness)。 多尺度方法论的引入: 介绍了如何桥接微观(分子动力学/介观)尺度与宏观(连续介质)尺度之间的信息鸿沟。重点介绍了介观尺度的格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method, LBM)在处理复杂边界条件和多孔介质流动中的优势,并将其与传统的Navier-Stokes求解器进行对比分析。 第二部分:复杂边界条件与界面动力学 流体与固体、液体或气体之间的相互作用是许多工程问题的核心。本部分着重于如何精确处理这些复杂的界面和边界。 自由表面流动与界面捕获技术: 详细比较了标记函数法(Volume of Fluid, VOF)、水平集方法(Level Set Method, LSM)以及相场模型(Phase Field Models)在描述液-气、液-液界面动力学(如液滴撞击、射流破碎)时的优缺点和适用性。特别强调了如何确保界面动量守恒。 多孔介质与渗透流: 探讨了在多孔介质(如岩层、过滤材料)中,流体流动如何偏离标准的Darcy定律。介绍了修正的Brinkman-Forchheimer方程,并结合随机几何建模技术,评估宏观平均化带来的误差。 流固耦合(FSI)的稳定求解: 针对结构变形与流体动力相互作用的问题,系统梳理了从松耦合到强耦合的数值策略,包括迭代求解、区域分解法以及浸入边界法(Immersed Boundary Method, IBM)在处理运动边界问题时的实施细节和收敛性保证。 第三部分:先进的数值求解算法与高性能计算 成功的流体力学模拟依赖于高效、稳定的数值方法。本部分转向实际的计算技术。 高精度空间离散技术: 集中讨论了有限体积法(FVM)的最新发展,特别是涉及激波捕捉的格式,如高分辨率格式(TVD、MUSCL)和守恒型迎风格式。此外,对有限元方法(FEM)在处理对流占优问题时的稳定化技术(如SUPG、PSPG)进行了深入的数学推导和算法实现指南。 时间积分与时间步长控制: 比较了显式、隐式及半隐式时间推进方案在处理流体问题的效率与稳定性。针对刚性系统,详细介绍了基于有理函数的代数积分器和Runge-Kutta族方法的选择与应用。 大规模并行计算策略: 鉴于现代CFD问题的规模,本书最后探讨了如何将上述算法移植到大规模并行处理器上。内容涵盖了域分解技术、矩阵求解器(如代数多重网格AMG)的并行化,以及面向GPU加速的编程范式(如CUDA/OpenCL)在流体力学求解中的新兴应用。 总结与特色: 本书的独特之处在于其对“建模的物理准确性”与“数值的计算效率”之间内在矛盾的深刻探讨。它不仅提供了求解现有问题的工具包,更引导读者理解为何某些物理现象难以准确捕捉,并预示了未来计算流体力学研究的方向,特别是向机器学习辅助建模的过渡领域。每章后附有详细的MATLAB/Python伪代码示例,以巩固理论理解与实际操作的联系。

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读后感

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用户评价

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这本书的叙事风格非常独特,它不像传统的学术专著那样板着脸孔,而是带着一种近乎哲学的思辨色彩。作者在引入基本定律时,常常会穿插一些历史典故和科学家的个人思考历程,这让冰冷的物理定律变得有温度、有人情味。阅读过程中,我仿佛能听到盖斯·克劳修斯在提出“熵”这个概念时的挣扎与顿悟。书中对于“时间之箭”的探讨,更是引人入胜,它巧妙地将热力学的第二定律与宇宙学尺度的问题联系起来,激发了我对物理学终极问题的思考。这种叙事上的张力,使得阅读体验远超一般的技术手册,更像是一次精神上的探索之旅。它教会我,物理学不仅是计算,更是对自然界最深层规律的敬畏与探寻。

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这本书的参考文献和延伸阅读部分的组织堪称典范。通常,一本专业书籍的附录部分很容易被忽略,但在这里,它构成了一个独立的知识网络。作者对每一篇引用的文献都做了简要的批注,说明了其在上下文中的重要性,这对于希望深入研究某个特定领域的读者来说,简直是福音。我发现,通过追溯这些源头文献,我对热力学理论的演变脉络有了更清晰的认识,避免了只停留在二手资料的表面。此外,书末还附带了一份“关键术语速查表”,不是简单的定义罗列,而是包含了这些术语在不同理论框架下的细微差别,这种对细节的极致把控,体现了作者极高的学术素养和对读者的责任感。

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坦白说,这本书的难度不低,它要求读者具备一定的数学基础和对物理直觉的培养。我并非声称自己能完全掌握其中每一个细节,但在多次翻阅之后,我越来越体会到它对思维模式的重塑作用。它迫使我跳出日常经验的框架,用更本质的方式去理解能量的转化和平衡。特别是关于非平衡态热力学的章节,虽然晦涩难懂,但作者通过引入一些更现代的工具和视角,打开了一扇通往更广阔研究领域的大门。这本书不是那种读完一遍就可以束之高阁的工具书,它更像是一个需要时间去“磨合”的伙伴,每次重读,总能发现新的层次和更深刻的含义。它对于任何严肃的物理学习者或研究人员来说,都是一个不可或缺的基石。

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这本书的封面设计简直是艺术品,那种深邃的蓝色和微妙的金色字体搭配,让人在书店里一眼就被它吸引。我一开始是冲着这个颜值买的,毕竟在浩如烟海的物理学著作中,一本能做到视觉享受的书实属难得。拿到手里沉甸甸的,纸张的质感也无可挑剔,翻页时发出的沙沙声,仿佛在进行某种庄重的仪式。我本来对热力学这个主题抱有戒心,总觉得它会是枯燥的公式和抽象的概念堆砌,但这本书的排版布局非常开阔,留白得当,给读者留下了思考的空间。它不是那种把所有信息都塞得密不透风的教科书,更像是一本精心设计的典藏集。我特别喜欢它在章节标题和插图选择上的用心,每一处都透露出设计者对物理美学的深刻理解。这本书放在书架上,本身就是一种装饰,每次看到它,都会让我对接下来的阅读充满期待。

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我过去阅读过几本关于统计力学和相变的书籍,总感觉在理论的深度和实际应用之间存在一道鸿沟,很多概念的推导过程对于非专业人士来说过于陡峭。然而,这本书在处理那些复杂的数学推导时,采取了一种极其循序渐进的方式。作者似乎非常懂得初学者的困惑点,总能在关键的数学步骤后,用非常直观的类比或者几何图像来辅助理解。比如它讲解熵增原理时,引入了一个关于信息丢失的类比,一下子就让那个抽象的“无序度”变得鲜活起来。我尤其欣赏它对“可逆过程”和“不可逆过程”的讨论,没有简单地停留在定义上,而是深入挖掘了微观粒子行为与宏观现象之间的微妙联系。这种教学上的细腻和耐心,使得那些曾经令我望而却步的复杂模型,变得可以被消化和吸收,极大地增强了我的学习信心。

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