Concise Chemical Thermodynamics

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出版者:
作者:Warn, J. R. W./ Peters, A. P. H.
出品人:
页数:208
译者:
出版时间:1996-9
价格:$ 60.96
装帧:
isbn号码:9780748744459
丛书系列:
图书标签:
  • 化学热力学
  • 热力学
  • 化学
  • 物理化学
  • Concise Chemical Thermodynamics
  • 工程热力学
  • 化学工程
  • 热力学性质
  • 平衡
  • 状态函数
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具体描述

The first edition of Concise Chemical Thermodynamics proved to be a very popular introduction to a subject many undergraduate students perceive as a difficult topic, because it presented thermodynamics with practical chemical examples in a way that used little mathematics.In this second edition the text has been carefully revised to ensure the same approach is maintained. Students are led to an understanding of Gibbs free energy early on, and the concept is demonstrated in several different fields. The book includes discussions of experimental equilibrium data, an introduction to electrochemistry, a brief survey of Ellingham diagrams, and a treatment of entropy without reference to the Carnot cycle. A new chapter on computer-based methods in thermodynamics has been added to reflect current technological trends and practices. Thermodynamic data has been revised in light of information provided by the work of the Scientific Group Thermodata Europe, to ensure that the symbols and units reflect the latest IUPAC rules. In addition, the problems and examples have been updated, replaced, and amplified to reflect current understanding and concerns. Undergraduate students of chemistry will find this an ideal introduction to chemical thermodynamics.

现代材料科学中的热力学基础:从原子尺度到宏观性能的桥梁 作者: 杜兰德·R·史密斯 (Durand R. Smith) 出版社: 环球科学出版社 (Global Science Press) 页数: 约 850 页 出版年份: 2024 --- 图书简介 《现代材料科学中的热力学基础:从原子尺度到宏观性能的桥梁》是一本深入探讨热力学原理在当代材料科学与工程领域中应用的权威性专著。本书旨在为研究生、研究人员以及资深工程师提供一个全面、严谨且极具洞察力的视角,解析热力学框架如何成为理解、预测和设计新材料行为的核心工具。 本书的结构设计遵循逻辑递进的原则,从最基础的统计力学和量子力学背景出发,逐步过渡到复杂的相图分析、动力学过程的驱动力,以及最终在实际工程应用中的体现。我们避免了对任何特定、狭窄领域的过度关注,而是聚焦于那些构成材料科学普遍规律的普适性热力学原理。 第一部分:热力学的根基与统计力学视角(第 1 章至第 4 章) 本书的第一部分致力于为读者打下坚实的热力学基础,但视角着重于现代材料科学的需求。我们首先回顾了经典的热力学定律(零、一、二、三定律),并着重探讨了吉布斯自由能(Gibbs Free Energy)作为材料稳定性和反应驱动力的核心地位。 随后,我们深入探讨了统计力学在连接微观世界与宏观热力学量之间的关键作用。这部分内容详述了系综理论(正规、巨正规、微正则系综),并详细阐述了玻尔兹曼统计、费米-狄拉克统计以及玻色-爱因斯坦统计在处理电子、声子和晶格振动等材料系统中的具体应用。我们对配分函数 (Partition Function) 及其如何直接导出内能、熵和比热等宏观热力学性质进行了深入的数学推导和物理诠释。特别是,书中详细分析了晶格振动的德拜模型(Debye Model)和爱因斯坦模型(Einstein Model)的局限性与改进,以及它们如何影响材料在低温下的热容量。 第二部分:相图、相变与微观结构控制(第 5 章至第 8 章) 材料科学的核心挑战之一是理解和控制材料的微观结构,而热力学正是指导这一过程的指南针。第二部分专注于相平衡和相变动力学的热力学驱动力。 书中详尽讨论了相图的构建与解析。这包括了单组分、二元和三元系统的相图解读,重点强调了吉布斯相律在确定相场中的应用。对于二元合金系统,我们用大量的篇幅阐述了富集(Raoultian)和稀释(Henryian)溶液的模型,并详细讨论了亚稳态相(如马氏体转变)的热力学驱动与形核障碍。 特别值得一提的是,本书对固液界面热力学进行了详尽的分析,包括表面能、线张力(Line Tension)在纳米尺度材料(如量子点和纳米线)中的影响。我们引入了亚当斯(Adams)和卡罗尔(Carroll)的界面能理论模型,用以解释液相外延(LPE)和气相外延(VPE)过程中的晶体生长习性。此外,书中还深入探讨了固态扩散的热力学驱动力,包括空位形成能和迁移激活能的统计学解释。 第三部分:电化学热力学与功能材料(第 9 章至第 11 章) 随着电子和能源材料的兴起,电化学热力学已成为材料设计不可或缺的一部分。本部分将热力学原理扩展到涉及电荷转移和电位驱动的系统。 我们详细分析了能斯特方程 (Nernst Equation) 的热力学起源,并将其推广应用于固态电解质和半导体异质结。书中对电池和燃料电池的理论性能极限进行了严格的热力学评估,区分了可逆电池的开路电压(OCV)与不可逆过程中的能量耗散。 在半导体材料领域,本书利用电子亲合能 (Electron Affinity) 和电离能 (Ionization Energy) 等量子化学概念,结合热力学循环,构建了计算材料能带结构和缺陷形成能的有效框架。这对于设计高性能光伏器件和热电材料至关重要。 第四部分:高熵合金与非平衡态热力学(第 12 章至第 14 章) 现代材料研究正越来越多地面向复杂体系和非平衡态过程。本书的最后部分探讨了这些前沿领域的热力学挑战。 对于高熵合金 (High-Entropy Alloys, HEAs) 的设计,本书跳出了传统的化合物热力学限制,深入分析了熵增对稳定多主相结构(如面心立方和体心立方共存)的贡献。我们采用随机混合模型 (Random Solid Solution Model),并结合更高阶的短程有序/无序(SRO/LRO)效应,来精确预测 HEAs 的相稳定区域。 最后,书中引入了非平衡态热力学的基本概念,特别是关于德鲁德(Drude) 和昂萨格(Onsager) 关系的讨论,用于描述材料在梯度场(如温度梯度、应力梯度)下的耦合输运现象。这为理解快速凝固、烧结过程中的动力学控制提供了热力学上的基础约束。 --- 目标读者与特点 本书的特点在于其严谨性和广阔的适用性。它不仅仅是一本回顾经典热力学概念的教科书,更是一本关于如何将这些基础原理应用于解决当代材料科学挑战的工具书。书中包含大量经过验证的工程实例,从高温合金的蠕变机制到钙钛矿太阳能电池的稳定性分析,都提供了清晰的热力学解释。大量的数学推导被保留,以确保读者能够理解每一个结论背后的物理根源,而不是停留在表面的公式记忆。 本书适合作为材料热力学、物理化学、化学工程或固态物理学等专业的硕士和博士研究生课程的指定教材,同时也为需要深入理解材料行为的工业研发工程师提供了一个不可或缺的参考资源。掌握本书内容,读者将能用统一的热力学语言来描述从晶体生长到功能器件性能的全部材料现象。

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读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮,封面色彩搭配得恰到好处,既有学术的严谨感又不失现代的简洁美学。内页纸张的质感也十分上乘,拿在手里沉甸甸的,翻阅时的触感非常舒适,完全不像很多教材那样廉价、容易反光。印刷的字体清晰度也无可挑剔,即使是那些复杂的数学公式和图表,也排布得井井有条,没有任何模糊不清的地方。排版上,作者似乎非常注重读者的阅读体验,段落之间的留白恰到其处,使得长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。我特别欣赏其中一些关键概念的插图设计,它们不仅仅是简单的示意图,而是经过精心设计的视觉辅助工具,极大地帮助我理解了那些抽象的理论模型。总而言之,从物质层面来看,这是一本制作精良的实体书,让人愿意珍藏,而不是草草翻完就束之高阁的那种。这种对细节的关注,无疑提升了整个学习过程的愉悦度。

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这本书的理论深度是毋庸置疑的,它没有为了追求“简洁”而牺牲掉关键的严谨性,这一点深得我心。它详尽地涵盖了统计力学与经典热力学的接口部分,对于熵的概念在微观和宏观层面的统一解释,处理得尤为精彩和透彻。许多我以往在其他教材中一笔带过的关于非平衡态热力学或信息论在热力学中的应用,在这本书里都得到了充分且清晰的阐述。作者在处理这些前沿或交叉领域时,展现出了极高的学术造诣和清晰的表达能力,使得这些原本可能让人望而却步的复杂主题,变得触手可及。对于任何希望深入理解热力学底层逻辑,并打算未来从事相关研究的读者来说,这本书提供的知识广度和深度,绝对是行业内的标杆之作。

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这本书的行文逻辑简直是一绝,它成功地将一个通常被认为晦涩难懂的领域,梳理得如同潺潺流水般自然流畅。作者在引入新概念时,总能巧妙地追溯到读者已经掌握的基础知识点,构建起一座座坚实的知识桥梁,而不是突兀地抛出定义。我尤其佩服作者处理复杂推导过程的方式。面对那些层出不穷的偏微分方程和热力学关系式,书中没有采用那种教科书式的“证明完毕,下一个”的冷漠态度,而是用一种近乎对话的口吻,一步一步引导你思考每一步变换背后的物理意义和数学合理性。这种“慢工出细活”的处理方式,让我在面对“黑洞”般的复杂推导时,第一次感到了豁然开朗,而不是被公式淹没的挫败感。它更像是一位耐心的导师,而不是冰冷的参考书。

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坦率地说,我过去对热力学抱有一种深深的敬畏甚至恐惧,总觉得那是只有天才才能完全掌握的领域。然而,这本教材彻底颠覆了我的看法。它的叙述风格带着一种奇特的亲和力,仿佛作者在用最日常的语言,描绘宇宙中最基本的力量。书中大量的实际案例分析,比如对效率极限的探讨,对相变的细致描述,都充满了鲜活的生命力。它们不再是教科书里干巴巴的数字和文字,而是与我们生活息息相关的物理现象。通过这些实例,我开始理解热力学定律并非是僵硬的约束,而是一种对自然界运行方式的深刻洞察。这种将理论与实践紧密结合的教学理念,极大地激发了我探索更深层次理论的兴趣,让我不再把学习过程看作是完成任务,而是一种有趣的发现之旅。

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我必须指出,这本书的习题部分设计得极具匠心,真正做到了理论与实践的完美结合。这些练习题的难度分布非常科学合理,从基础概念的巩固,到中等难度的应用分析,再到少数几道需要深度思考的综合性难题,层层递进,循序渐进。很多习题的设置并非简单的数字代入,而是要求读者对特定的物理情境进行建模和参数选择,这极大地锻炼了我们运用热力学思维解决实际工程问题的能力。更棒的是,书后提供的解题思路(而非直接的答案)非常启发性,它们没有直接给出终点,而是指引你如何搭建思考的脚手架,这点对于自学者来说价值连城。通过系统地完成这些习题,我感觉自己对热力学定律的掌握已经从“知道”提升到了“能够运用”的层次。

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