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出版者:高等教育出版社

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页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:80.0

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isbn号码:9787040084320

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好的，这是一份针对一本名为《University Physics》的虚构图书的详细图书简介，该简介旨在描述一本不包含《University Physics》内容的书籍。 --- 《流变学基础：从宏观到微观的物质形变与流动》 导论：理解物质的“软”行为 在材料科学和工程领域，我们常常关注材料的强度、刚度和结构完整性。然而，对于许多现代应用——从生物医学到食品加工，再到高分子材料的制造——一个至关重要的特性是材料在受力下的流动与形变行为，即流变学（Rheology）。 《流变学基础：从宏观到微观的物质形变与流动》并非一本专注于经典牛顿力学、电磁学或热力学基础概念的教科书，它完全避开了标准大学物理课程中的核心内容，如静力学平衡、能量守恒定律的宏观应用，或是复杂的波动方程求解。相反，本书将目光投向那些介于固态和液态之间的“中间态”物质：粘弹性体、凝胶、乳液、悬浮液以及复杂的聚合物熔体。 本书旨在为研究生和高年级本科生提供一个深入、跨学科的视角，理解这些复杂流体和软物质的内在机制，以及它们如何依赖于分子结构和时间尺度。 第一部分：宏观流变学：现象与测量 本部分建立了一个独立的、专注于材料响应的框架，其核心概念不依赖于传统物理学中的经典力学框架（如惯性力和动量守恒的直接应用）。 第一章：流变学的基本概念与量纲分析 我们从流变学的基本语言开始。重点在于应力（Stress）与应变（Strain）的定义，以及它们在时间和空间上的梯度。本书将深入探讨剪切速率（Shear Rate）和粘度（Viscosity）作为核心描述符，并区分表观粘度和真实粘度。我们将详细分析测量粘度所需的特定设备——流变仪——的工作原理，例如旋转流变仪、平行板几何结构和锥板几何结构，以及如何通过这些工具获得材料的本构关系。 第二章：本构方程与理想流体模型 本章介绍描述材料行为的数学模型，但着重于那些专门为描述非牛顿行为而设计的方程。我们将详细分析牛顿流体作为一种特殊情况，随后深入研究幂律流体（Power-Law Fluids）和宾汉塑性体（Bingham Plastics）。重点将放在这些模型如何描述剪切稀化（Shear Thinning）和剪切增稠（Shear Thickening）现象，这些现象在描述涂料、油墨和悬浮液时至关重要。 第三章：粘弹性：时间依赖性的引入 粘弹性是理解软物质的关键。本章摒弃了纯粹的弹性（胡克定律）或纯粹的粘性（牛顿粘性定律），转而探讨两者结合时的动态响应。我们将介绍开尔文-Voigt模型和麦克斯韦模型，不是作为力学问题的求解，而是作为描述材料在不同时间尺度上行为的电路模拟（虽然我们避免深入电路理论，但将其视为一种描述性工具）。重点是松弛时间和储能模量（Storage Modulus）与损耗模量（Loss Modulus）的概念，它们揭示了材料在振荡荷载下的能量耗散与储存特性。 第二部分：微观机制：分子尺度上的流动 本部分深入探讨导致宏观流变行为的分子和介观结构。这部分内容与传统的电磁场理论或量子力学无关，而是聚焦于统计力学在特定介质中的应用。 第四章：聚合物流变学：分子链的缠绕与解缠 聚合物是流变学研究的核心。本章探讨聚合物链的构象空间和自由体积理论。我们将分析Rouse模型和Zimm模型，用以描述链段在流体中扩散的动力学。关键在于理解特征时间尺度（如松弛时间）如何受分子量和温度的影响。重点将放在高分子熔体在挤出和拉伸过程中的取向与应力松弛现象。 第五章：胶体与分散体系的界面效应 本章关注分散体系，例如乳液和悬浮液。我们不关注颗粒的经典碰撞动力学，而是关注界面张力、润湿性以及颗粒间相互作用的DLVO理论（仅聚焦于其对宏观粘度的影响，而非其静电势的计算）。对于乳液，我们将分析Ostwald熟化和絮凝现象，以及表面活性剂在稳定体系中的作用。 第六章：非平衡态结构演化 流变学常常涉及物质在快速变化环境下的结构重排。本章探讨剪切诱导结构化（Shear-Induced Structure）现象。例如，在剪切作用下，颗粒如何从随机分布转变为有序排列，从而导致粘度急剧下降（剪切稀化）。我们将讨论剪切流化床和织物状结构的形成，这些是理解水泥浆体和某些生物凝胶行为的关键。 第三部分：应用导向：流变学在工程中的实践 本部分将流变学原理应用于具体的工程挑战，重点在于设计和过程控制，而非基础物理定律的证明。 第七章：食品流变学：口感与稳定性的量化 食品的“口感”本质上是流变学性质的体现。本章讨论如何用流变参数（如屈服应力、表观粘度）来量化酸奶的稠度、面包的咀嚼感和巧克力的融化行为。我们将分析不同加工过程（如均质、加热冷却）如何影响食物的粘弹性结构。 第八章：生物流变学：血液、细胞与组织 本章侧重于生命科学中的流动问题。我们将研究血液作为一种非牛顿流体的特性，以及红细胞聚集对血流阻力的影响。对于生物组织，我们关注其作为粘弹性体的行为，这对于理解手术中的组织操作和生物打印过程中的材料挤出至关重要。 结语：从量纲到设计 《流变学基础》的独特之处在于其对“软物质”的系统性关注，它将流变学定位为一个独立且高度应用导向的学科。全书避免了对经典力学、热力学或电磁场理论的任何直接深入探究，而是提供了一套完整的工具箱，用以理解、预测和控制材料在形变和流动过程中的复杂行为。 ---

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我必须承认，这本书对我学术生涯的初期影响是颠覆性的，特别是它对实验验证和误差分析的重视程度，远超我预期的范围。很多教材在提到实验时往往一笔带过，但这本书中，作者用了大量的篇幅去讨论测量的不确定性、系统误差和偶然误差的区分，以及如何通过统计方法来量化这些不确定性。这种对科学严谨性的坚持，让我从一开始就建立了正确的科研价值观。我清楚地记得，在进行大学里第一次大型综合实验时，我完全依照书中介绍的“最小二乘法”来处理数据，结果报告的质量得到了导师的高度赞扬，这直接得益于书中那套深入浅出的数据处理指南。它没有仅仅停留在理论层面，而是给出了非常具体的、可操作的步骤，仿佛一本理论指导与实验手册的完美结合体。这种对实践环节的关注，使得这本书不仅仅是一本“读物”，更像是一个长期的“研究伙伴”，时刻提醒着我们，物理学的真谛在于对客观世界的精确描述。

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这本书的叙事逻辑简直是教科书级别的典范，它不是简单地堆砌知识点，而是构建了一个层层递进、环环相扣的知识体系。我特别欣赏作者处理“为什么”而非仅仅是“是什么”的态度。例如，在介绍热力学第二定律时，它并没有直接抛出熵增的定义，而是从卡诺循环的效率极限，一步步推导出不可逆性的必然性，这个过程的铺陈是如此自然而富有说服力，让人感觉自己不是在被动接受知识，而是在亲身参与一场科学的探索之旅。读完后，那些曾经模糊不清的概念，比如“状态函数”和“路径函数”的区别，那种深刻的理解不再是死记硬背的结果，而是逻辑推导的必然归宿。再论述到量子力学的开端部分，作者的处理手法也极为高明，它巧妙地平衡了数学的严谨性和物理图像的可理解性，使得过渡到薛定谔方程时，读者已经对波粒二象性有了充分的心理准备。这种行文的节奏感，确保了即便是面对那些需要长时间集中注意力的理论推导，读者的心神也不会轻易涣散。

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这本书的后半部分，尤其是在处理高级主题，比如拉格朗日力学和哈密顿力学时，其内容的深度和广度达到了一个令人惊叹的水平。它没有回避那些复杂的数学形式，而是将它们视为理解物理本质的必要工具，并通过巧妙的类比，帮助我们理解为什么需要从牛顿的力学体系跃迁到这个更为抽象但威力无穷的变分原理。我发现，当面对一个全新的、陌生的物理模型时，这本书提供的分析框架是如此通用和强大，以至于我能够迅速地将已学的知识映射过去，并有效地预测出新的行为。它真正做到了“授人以渔”，培养的不是知识的搬运工，而是独立的问题解决者。很多其他教材在这个阶段就会变得碎片化，知识点各自为政，但这本书始终坚持着统一的物理世界观，让读者在攀登到理论高峰后，能够清晰地看到整个知识体系的全貌，而不是迷失在细节的迷宫之中。这份结构上的完整性，是我认为它超越同类书籍的关键所在。

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从语言风格上来说，这本书的文字具有一种奇特的“魅力”，它既有学术著作应有的精确和客观，又时不时地流露出一种对物理世界本质的好奇与赞叹，这使得阅读过程充满了智力上的愉悦。它的句子结构变化丰富，有时是简洁有力的陈述句，直接命中核心概念；有时则是结构复杂但逻辑清晰的长句，用于衔接不同层次的概念链。在解释那些宏大叙事，比如宇宙学或相对论的某些猜想时，作者的用词会变得稍显诗意，但这种诗意绝不是故作高深，而是对自然规律之美的恰当表达。这种成熟的笔触，让学习过程仿佛变成了一场与一位睿智导师的深度对话，他不仅传授知识，更传递出一种对科学探索的终极热情。我很少在理工科教材中体验到这种阅读的沉浸感，大部分教材都是干瘪的知识点罗列，而这本书，却让我在理解那些枯燥的张量分析时，也感受到了思维在高速运转的快感。

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这本书的排版和设计简直是一场视觉盛宴，尤其是那些复杂的物理公式，印刷得清晰锐利，让人在阅读时感到非常愉悦。我记得有一次为了赶一个实验报告的截止日期，熬夜翻阅其中的电磁学章节，那些图示的清晰度和标注的准确性，真的帮我节省了大量时间去揣摩抽象概念。作者在处理一些经典力学难题时，引入的解题步骤详略得当，既不会过于简略让人摸不着头脑，也不会过度冗余让人感到拖沓。对于像我这种偏爱视觉辅助学习的人来说，书中穿插的那些历史插图和小传，虽然对核心物理知识的理解没有直接影响，但却极大地丰富了阅读体验，让那些冰冷的定律背后似乎有了鲜活的人文气息。特别是关于微积分在物理学中应用的那些章节，作者似乎深谙初学者的痛点，每一步的过渡都像是在身边有人耐心指导一般，让人在攻克那些高深数学工具时感到信心倍增。整体来说，这本书的实体质量，从纸张的触感到着墨的均匀度，都体现了一种对知识载体的尊重，这在当今许多快速出版的教材中是难能可贵的。

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