具体描述
本书是与作者主编的由机械工业出版社出版的“21世纪高等教育规划教材”、并已被列入教育部“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”的《工程热力学》教科书的教学辅导教材。本书的主要目的是帮助学生系统思考分析工程问题，并掌握有序的解题方法。
本书的每章开始是主要概念和计算公式，紧接着是习题详解。作者对《工程热力学》中每章习题进行分类选题，并作了全面、详尽的解题和注释，以利读者独立求解其他同类习题。
本书可作为高等学校热能工程、热能动力工程、建筑环境与设备工程、环境工程和机械工程各专业的教学辅导用书，也可作为有关工程技术人员自学、进修的辅导教材或参考书，对准备考研的学生也是一本很好的解题复习参考书。
《热力学原理与应用》 内容简介： 《热力学原理与应用》是一部系统阐述热力学基本原理、核心概念及其广泛应用的学术专著。本书旨在为读者构建扎实的热力学理论基础，并引导其将所学知识融会贯通，以解决工程实践及科学研究中的各种问题。全书结构清晰，逻辑严谨，内容深入浅出，力求在严谨的科学性与易读性之间取得最佳平衡，使其既能满足高等院校相关专业师生的学习需求，也能为从事相关领域工作的工程师和研究人员提供重要的参考价值。 本书的编排遵循热力学发展的脉络，从最基本的能量概念入手，层层递进，直至深入探讨复杂的热力学过程和系统。 第一部分：热力学的基本概念与定律 开篇即聚焦于热力学的基石——物质状态、能量、热量、功以及压强、温度、体积等基本状态参数。我们将深入剖析系统与环境的界定，以及相的概念，为后续内容的展开奠定清晰的认识。 接着，本书将详细介绍热力学的零定律，它为温度的定义和测量提供了理论依据，并阐述了温度的物理意义及其在描述物质状态中的关键作用。 随后，篇幅将集中于热力学第一定律，即能量守恒定律。我们会深入探讨封闭系统和孤立系统中的能量转化与传递，详细讲解内能、热量与功之间的关系，并引入焓的概念，阐明其在恒压过程中的重要性。通过丰富的实例，我们将演示如何运用第一定律分析各种热力学过程，例如理想气体的膨胀与压缩、相变过程中的能量变化等。 热力学第二定律是本书的另一核心。我们将引入熵的概念，并从不同角度（如克劳修斯表述、开尔文-普朗克表述）阐释其不可逆性以及与系统无序程度的关系。本书将重点讲解熵增原理，探讨其在自然界和工程系统中的普遍性，并分析可逆过程与不可逆过程的区别与联系。通过对卡诺循环、朗肯循环等经典热力学循环的深入分析，读者将深刻理解能量品质的下降以及热机效率的局限性。 热力学第三定律，即绝对零度的不可达到性，以及在绝对零度时物质的熵值趋于零的原理，也将得到清晰的阐述。虽然其应用相对局限，但它完善了热力学定律体系，并为统计力学提供了重要的理论基础。 第二部分：理想气体与实际气体的热力学性质 在掌握了热力学基本定律之后，本书将重点转向气体作为研究对象。首先，我们会详细阐述理想气体的状态方程，即P-V-T关系的精确描述，以及理想气体恒定过程（等温、等压、等容、绝热）的热力学分析。通过大量例题，读者将学会计算在不同过程中，气体吸收或放出的热量，外界对气体做的功，以及气体内能的变化。 紧接着，我们将步入实际气体的范畴。与理想气体不同，实际气体分子间存在相互作用力，且分子本身也占据一定体积。本书将介绍几种常用的实际气体状态方程，如范德华方程，并分析其相较于理想气体状态方程的修正项所代表的物理意义。我们将探讨实际气体在不同压力和温度下的偏离程度，以及如何利用这些模型进行更精确的热力学计算。 第三部分：热力学性质的计算与关联 本部分将系统介绍热力学性质的计算方法。我们将深入讲解比热容（定容比热容 Cv 和定压比热容 Cp）的概念、影响因素及其与内能、焓的关系。 进一步，本书将详细阐述热力学性质之间的关联。我们将引入马克斯韦关系式，这是从热力学基本方程推导出的，用于联系不同热力学势（如内能、焓、亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能）及其偏导数与宏观可测量的状态参数（如温度、压强、体积）之间的关系。这些关系式对于简化热力学计算、推导新的热力学关系以及深入理解物质的热力学行为至关重要。 此外，本书还将介绍和应用吉布斯自由能（G）和亥姆霍兹自由能（F）这两个重要的热力学函数。我们将阐明它们在判断过程自发性方面的作用，例如在恒温恒压条件下，吉布斯自由能的减小是过程自发进行的判据；在恒温恒容条件下，亥姆霍兹自由能的减小则是过程自发进行的判据。我们将通过分析化学反应、相变等过程，展示这两个函数在预测平衡状态和反应方向上的强大应用。 第四部分：热力学循环与热机效率 热力学循环是理解热机工作原理和评估其性能的关键。本书将深入分析各种典型的热力学循环，包括： 蒸汽朗肯循环： 这是最常见的蒸汽动力装置（如火力发电厂、核电站）的基础循环，我们将详细分析其四个主要过程（等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、等压放热），并探讨影响其效率的各种因素，如锅炉压力、过热度、冷凝温度等。 内燃机循环： 包括奥托循环（汽油机）和狄赛尔循环（柴油机），我们将分析它们的特点、能量转换过程以及影响效率的参数，如压缩比、热量输入的时机等。 制冷循环： 介绍蒸汽压缩式制冷循环，讲解其制冷原理、COP（性能系数）的计算，并分析影响其效率的因素。 气体朗肯循环（布雷顿循环）： 适用于燃气轮机，我们将分析其工作过程和效率。 通过对这些循环的深入剖析，读者将能更清晰地理解能量如何从一种形式转化为另一种形式，以及在实际应用中实现理想效率的挑战。 第五部分：相平衡与化学热力学 本部分将进一步拓展热力学的应用范围，进入相平衡和化学热力学的领域。 相平衡： 我们将介绍相图的概念，如水的相图，并讲解相律（吉布斯相律），理解其在多组分、多相系统中确定自由度的重要性。我们将重点分析单组分系统中的相变过程，如固-液、液-气、固-气之间的平衡，并探讨相变的潜热。 化学热力学： 深入研究化学反应的热力学。我们将引入生成焓、燃烧焓等概念，并利用赫斯定律计算复杂反应的标准摩尔生成焓。本书将详细阐述化学反应的自由能变化（ΔG）与反应的自发性之间的关系，以及平衡常数（K）与热力学参数之间的联系（范特霍夫方程）。这将帮助读者理解和预测化学反应能否自发进行以及反应进行的程度。 第六部分：统计力学初步 为了提供更深层次的理解，本书将引入统计力学的基本思想。我们将简要介绍微观状态、宏观状态的概念，以及分子运动的统计规律。通过玻尔兹曼分布等基本概念，我们将阐释宏观热力学性质（如温度、压强）是如何由大量分子的微观行为统计而来的。统计力学为热力学定律提供了微观层面的解释，是理解热力学本质的重要途径。 应用实例与工程联系： 贯穿全书，本书将穿插大量来自不同工程领域的实例，例如： 动力机械： 蒸汽轮机、内燃机、燃气轮机的工作原理及效率分析。 制冷与空调： 制冷剂的选择、制冷循环的设计与优化。 化工过程： 反应器设计、分离过程的热力学考量。 材料科学： 相变在材料性能中的作用。 环境工程： 能源利用效率与环境影响的评估。 这些实例的选择力求贴近实际，帮助读者将抽象的热力学理论与具体的工程应用联系起来，从而加深理解，激发解决实际问题的兴趣。 学习方法与建议： 本书的最后，我们还将提供一些关于如何高效学习热力学的建议，包括： 掌握基本概念： 熟练理解和区分内能、焓、熵、自由能等核心概念。 理解定律的物理意义： 不仅要记住定律的数学表达式，更要理解其背后蕴含的物理原理。 勤于练习： 大量练习题是巩固知识、提升解题能力的关键。本书提供充足的例题和习题，涵盖了从基础到进阶的各类问题。 联系实际： 尝试将所学知识应用于身边的工程现象或生活中遇到的问题，以加深理解。 总结： 《热力学原理与应用》旨在成为一本全面、深入且实用的热力学学习指南。我们希望通过本书，读者不仅能掌握热力学这一重要的物理学分支，更能培养严谨的科学思维和解决复杂工程问题的能力。这本书是对热力学经典理论的深刻诠释，并将其与现代工程技术紧密结合，为读者开启一扇通往能源、材料、环境等诸多前沿领域的大门。
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