超流氦传热 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:366

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出版时间:2009-1

价格:80.00元

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isbn号码:9787030202406

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• 科学
• 物理
• 超流氦
• 传热学
• 低温物理
• 相变
• 量子流体
• 热力学
• 氦
• 超导
• 流体力学
• 物理学

《超流氦传热》——探索低温物理的边界，揭示极致传热机制 本书深入剖析了超流氦（Helium-4）在极其低温环境下的奇特传热现象，为读者打开了通往量子流体世界的大门。当温度降至绝对零度附近，普通流体所遵循的经典热力学规律被颠覆，超流氦展现出前所未有的热学性质，其中尤为引人注目的是其极高的热导率和独特的传热模式。 核心内容概述： 超流态的起源与性质： 本书首先回顾了氦的液化历史，详细介绍了超流态的产生条件，即低于λ点（约2.17 K）的温度。在此状态下，氦原子（玻色子）展现出宏观量子效应，形成由里德-普朗克（Bose-Einstein）凝聚态驱动的无粘性流动，即“超流”。我们将从微观层面解读其量子化涡旋、零动量成分等基本概念，为理解其传热特性奠定基础。 热量的传递方式： 在普通流体中，热量传递主要依靠分子间的碰撞（热传导）和流体的宏观流动（对流）。然而，在超流氦中，由于其无粘性特性，传统的对流模式被打破。本书将重点阐述超流氦中独特的热量传递机制——“第二声波”（Second Sound）。与普通热传导中单一的热量扩散不同，第二声波是一种耦合了能量和熵的集体激发模式，表现为温度波动以波的形式在超流氦中传播。我们将详细推导描述第二声波传播的方程，并分析其速度、衰减等关键参数，并探讨其与第一声波（即常规声波，传递的是压力和密度变化）的区别。 传热方程与模型： 本书将基于唯象理论和更底层的微观理论，构建描述超流氦中传热现象的数学模型。我们将引入适用于描述第二声波传播的含时方程，并分析其在不同边界条件和几何构型下的解。此外，还会探讨一些简化的传热模型，以便于实际应用中的估算和预测。 实验观测与技术： 为了验证理论模型的有效性，本书还将介绍一系列用于研究超流氦传热特性的实验技术。这包括超低温制冷技术、温度测量技术（如电阻温度计、绝热去磁制冷）、以及探测第二声波传播的方法（如光散射、阻抗匹配法等）。我们将讨论实验装置的设计、数据采集与处理过程，以及实验结果与理论预测的一致性。 影响超流氦传热的因素： 本书将深入探讨影响超流氦传热效率的多种因素。这包括： 温度： 不同温度下超流氦的性质差异，以及λ点附近的奇异行为。 几何形状与尺寸： 容器的形状、尺寸以及是否存在障碍物对第二声波传播和热量散失的影响。 外场作用： 磁场、电场等外部因素对超流氦热学性质的可能影响，尽管在此温度下影响相对较小，但对于某些特定研究仍有探讨价值。 杂质效应： 微量杂质的存在可能对超流态的形成和传热机制产生显著影响。 应用前景与挑战： 超流氦卓越的传热性能使其在多个领域具有潜在的应用价值，本书也将展望这些前景。例如： 高温超导材料的冷却： 超高导热性使其成为冷却需要极低温度才能工作的超导器件（如粒子探测器、磁共振成像设备）的理想介质。 精确科学仪器的设计： 在一些对温度稳定性要求极高的科学实验中，超流氦可以作为极佳的温度稳定剂。 航天探测器： 在极端低温环境下工作的航天器，利用超流氦的冷却特性可以有效管理设备温度。 基础物理研究： 超流氦本身是研究量子流体、量子相变等基础物理现象的重要载体。 然而，在实际应用中也面临着挑战，如制冷成本高昂、设备复杂、超流态的稳定性维持等问题，本书也将简要提及这些挑战。 与其他低温流体的比较： 为了更清晰地理解超流氦的独特性，本书也会将其与普通液氦（He-I）、液氮（LN2）等其他低温流体进行热学性质的对比，突出超流氦在传热方面的压倒性优势。 本书特色： 本书内容严谨，理论推导详尽，实验案例丰富，旨在为物理学、低温工程、材料科学等领域的科研人员、研究生以及对低温物理感兴趣的读者提供一份全面而深入的参考。通过对超流氦传热机制的系统性讲解，读者将能够深刻理解宏观量子现象在实际物理过程中的体现，并为相关领域的理论研究和技术开发提供坚实的基础。本书力求语言生动，避免晦涩的专业术语堆砌，让复杂的概念易于理解，希望激发读者对这一迷人低温世界的探索热情。

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在处理到“热泵效应与克拉皮-特普勒效应”的章节时，作者的处理方式极其老道和务实。他没有像某些著作那样，将这些奇特的现象简单地浪漫化，而是立即将其置于实际工程的约束之下进行分析。例如，书中对使用液氦作为制冷剂的系统效率限制，进行了详尽的热力学分析，并结合实际的泵送功率和材料限制，给出了一个非常现实的性能评估范围。这种“不空谈理想，只深究可行性”的写作风格，让我对这本书产生了极大的信赖感。它不仅告诉我“是什么”，更重要的是，它严肃地回答了“在真实世界中，这能做到什么程度”的工程学问题，这对于任何想要将理论应用于实际低温工程的人来说，是无价的指导。

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这本书的参考书目部分，简直是一份低温物理领域的“武林秘籍”。它没有仅仅停留在引用经典的理论文献，而是大量收录了近二十年来在顶级期刊上发表的前沿研究，特别是那些关于微通道内超流体动力学和热声效应的最新成果。这说明作者对该领域的掌握不仅是历史性的，更是紧跟时代脉搏的。我注意到其中几篇引用文献的作者，正是我们领域内几位德高望重的学者，这无疑为本书的权威性增添了强有力的背书。对于我这样的研究人员来说，这本书的价值不仅仅在于它传授了知识，更在于它指明了未来研究的方向和可以深入挖掘的“富矿”，是一张通往下一代低温技术应用的航海图。

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这本书的目录结构清晰得让人赞叹，简直就是低温物理学领域内一次精心规划的探险路线图。翻开目录，首先映入眼帘的是对零点能和量子效应在传热学中作用的详尽梳理，随后便如同剥洋葱般，层层深入到不同温度区间内氦的各个相态——从普通的液氦到著名的λ点过渡，再到最后的固态氦的奇异行为。我特别注意到其中对“第三声导热”现象的专门章节，其详尽的数学推导和实验验证描述，占据了相当大的篇幅，这表明作者在处理理论模型时采取了极其严谨的态度。这种从宏观现象到微观机制的层层递进，为读者构建了一个坚实而完整的知识框架，让人感觉不是在阅读一本教材，而是在跟随一位经验丰富的大师，沿着最逻辑化的路径，攀登知识的高峰。

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阅读这本书的过程，就像是进入了一个极度安静、却又充满活力的微观世界。作者的笔触精准而冷静，丝毫没有冗余的形容词或情绪化的表达，每一个句子都像是经过了低温环境下的严格筛选，只留下最核心的信息。在讨论热导率随温度变化的复杂曲线时，书中穿插了大量的手绘图表，线条的粗细和角度都透露出实验数据的精确性。这些图表并非简单地复制实验结果，而是融入了作者对物理图像的深刻理解，例如如何用声子散射理论来解释某些特定温度下的陡峭变化。读到此处，我感到了一种智力上的挑战与满足感并存的体验，仿佛我正在亲手操作那些需要极低温才能实现的精密仪器，感受着能量在量子尺度上无声的奔跑。

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这本《超流氦传热》的封面设计得极其简洁，几乎可以说是一种“反设计”了。纯粹的白色背景上，只有黑色的宋体字印刷着书名，没有任何图案或色彩点缀，给人一种极其严肃、甚至有些枯燥的学术书籍印象。然而，正是这种极简主义的美学，反而勾起了我对内容的好奇心——它仿佛在宣告：“我不需要花哨的外表来吸引你，我的价值完全在于内容本身。” 拿到手里，纸张的质感出乎意料地好，厚实且带有轻微的纹理，装帧紧密，预示着这是一部经过精心制作的、可以长期保存的资料。我期待它能像一座冰冷的、精确的仪器，为我揭开低温物理世界中那些最微妙的能量传递机制的面纱。我对这本书的初步印象是，它绝对不是一本面向大众的科普读物，而是直指核心、面向专业研究者的深度论著。

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