Practical Chemical Thermodynamics for Geoscientists pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Pr

作者:Fegley, Bruce

出品人:

页数:732

译者:

出版时间:2012-7

价格:$ 141.19

装帧:HRD

isbn号码:9780122511004

丛书系列:

图书标签:

• 化学热力学
• 地球科学
• 地质学
• 地球化学
• 热力学
• 相平衡
• 流体包合物
• 地球物理学
• 环境科学
• 数值模拟

好的，这是一份针对一本名为《Practical Chemical Thermodynamics for Geoscientists》的图书的详细图书简介，内容详实，但完全避开了该书原有的具体内容，专注于构建一个独立的、与地质科学相关的化学热力学书籍的蓝图。 --- 图书简介：地球科学中的化学热力学基础与应用 导言：理解地球深处的力量 地球科学是一个多尺度的学科，从地幔深处的极端压力与高温，到地表水圈与大气圈的微妙平衡，都受到化学热力学原理的深刻支配。本书旨在为地质学家、地球化学家、矿物学家以及相关领域的科研人员和研究生提供一个坚实且实用的热力学框架。我们认识到，仅仅掌握理论公式是远远不够的；真正的科学洞察力来源于将这些抽象的数学模型转化为对实际地质过程的预测和解释能力。 本书的构建逻辑是“从基础到前沿”，确保读者在建立起稳固的理论基石后，能够自信地应对复杂的地球化学系统。我们避免了冗余的数学推导和纯粹的物理化学理论探讨，而是将重点放在了如何高效地应用这些工具来解决地质学中遇到的核心问题。 第一部分：热力学的基石与地球系统的基准 本部分旨在为读者构建一个清晰、无歧义的热力学“语言”。我们从热力学的基本概念出发，迅速过渡到对地球化学至关重要的能量与平衡的量化描述。 章节聚焦： 宏观与微观的桥梁： 我们将热力学函数（如内能、焓、熵、吉布斯自由能）置于地球系统的背景下进行定义。重点讨论在地球内部极端条件下，这些经典概念如何保持其有效性。例如，如何处理在数千兆帕斯卡（GPa）压力下的体积变化及其对系统平衡的影响。 化学势的中心地位： 化学势被视为驱动物质迁移和相变的根本动力。本章将深入探讨如何计算和解释多组分、多相系统中的化学势，特别是当系统不处于标准状态时。我们着重于理解化学势如何服务于非平衡态的描述，尽管我们主要关注平衡态的预测。 活度与非理想性校正： 在地质环境中，特别是熔融态或高盐度流体中，组分之间常表现出显著的非理想行为。本章详细介绍活度系数（Activity Coefficients）的引入，并提供一系列实用的模型（如亚斯托克模型、离子液体模型等），用于在特定温度和压力下，对岩浆、热液和卤水系统中的组分相互作用进行精确校准。 第二部分：相平衡与物质转化：地质过程的驱动力 理解地球如何演变，核心在于理解物质如何在一个固定的外部条件下（P, T）选择其最稳定的存在形式。本部分是本书的核心应用区，专注于相图的构建与解读。 章节聚焦： 单组分系统的拓扑结构： 以水（H₂O）和二氧化碳（CO₂）作为主要的参考物系，详细分析它们在地球物理学相关的温度和压力范围内（包括临界点和三相点）的相图特征。这些分析为理解地壳流体和地幔中挥发分的迁移奠定了基础。 多组分与多相体系的吉布斯相律： 对相律（Gibbs Phase Rule）的严谨应用是预测复杂矿物组合的关键。本章通过实例（例如，硅酸盐熔体中的结晶序列）展示如何利用相律来确定特定 P-T 条件下系统的自由度，并解释为什么某些系统在特定条件下表现出“共熔点”或“包围点”。 矿物反应的量化描述： 矿物反应（如变质反应、岩浆分异反应）是岩石圈物质转化的基本单位。本书侧重于如何利用热力学数据（标准生成焓、熵、体积）来构建这些反应的平衡常数，并探讨压力和温度如何通过Clapeyron方程等工具影响反应的平衡位移。我们着重于对这些反应进行实际的地球化学建模。 第三部分：热力学在特定地球系统中的实践应用 本部分将理论工具直接投射到地球科学的几个关键领域，展示如何利用热力学工具进行实际的定量预测和解释。 章节聚焦： 高温高压下的物质稳定性： 探讨在地幔和地核条件下，材料的稳定性如何发生变化。重点关注矿物的晶体结构相变（例如，橄榄石向尖晶石结构的转变）的热力学驱动力。本章将展示如何利用高压下的热力学数据来约束地幔的物质组成和状态。 水岩相互作用与地球化学循环： 针对地表和浅层过程，本书详细阐述了溶解-沉淀过程的热力学。这包括对水溶液中离子缔合、络合反应的定量处理，以及如何利用热力学数据来模拟流体在岩石孔隙中的迁移、矿物的蚀变和风化作用的速率限制因素（尽管我们关注的是平衡态的潜力）。 热力学与动力学的衔接（定性讨论）： 尽管本书专注于平衡热力学，但认识到反应的速率同样重要。本章将定性地讨论热力学势垒（如活化能）的概念，解释为什么一个热力学上“有利”的反应在地球时间尺度上可能不发生，从而为后续的动力学研究提供必要的背景和思维桥梁。 结语：从数据到地球模型的飞跃 本书的最终目标是赋能读者将收集到的实验数据和现场观察，转化为可检验的地球化学模型。通过掌握精确计算和解释化学势、活度以及相平衡的能力，地质科学家将能够更深入地理解地球的过去、精确地约束其现在，并可靠地预测其未来演化路径。本书提供的是一套经过精心挑选和优化的工具箱，专为解决地球科学中的实际难题而设计。 --- （字数统计： 约1500字）

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