Modeling Vapor-Liquid Equilibria pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Hasan Orbey

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-05-28

价格:USD 110.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521620277

丛书系列:

图书标签:

• Vapor-Liquid Equilibrium
• Thermodynamics
• Phase Equilibrium
• Chemical Engineering
• Fluid Properties
• Modeling
• Simulation
• Distillation
• Absorption
• Chemical Processes

好的，这是一本关于《材料科学中的热力学基础》的图书简介，内容将详细阐述该书涵盖的各个方面，同时完全不涉及“建模气液平衡”（Modeling Vapor-Liquid Equilibria）这一主题。 --- 图书名称：《材料科学中的热力学基础：从微观结构到宏观性能》 图书简介 前言：理解物质的内在驱动力 《材料科学中的热力学基础：从微观结构到宏观性能》旨在为材料科学、冶金工程、化学工程及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于驱动材料行为和转变的根本热力学原理。本书的核心目标是建立一个坚实的理论框架，用以解释和预测材料在不同温度、压力和成分下的稳定性、相变、反应动力学以及最终的宏观性能。我们深信，对材料微观层面的结构-能量关系的理解，是掌握其宏观工程特性的关键。 本书的叙述结构遵循从基础热力学定律出发，逐步深入到复杂多组分系统和非平衡态现象的逻辑。我们避免了繁琐的数学推导过程的堆砌，而是侧重于概念的清晰阐释和工程应用的紧密结合。 第一部分：热力学基石与单组分系统 本部分首先回顾了热力学的第一、第二和第三定律，并将其转化为适用于材料科学的实用工具。我们详细探讨了能量（内能 $U$、焓 $H$）、熵 $S$ 和吉布斯自由能 $G$ 在描述系统状态变化中的作用。特别关注了恒温恒压（最常见的工程条件）下，吉布斯自由能作为系统稳定性判据的中心地位。 随后，我们深入研究了纯组分（如单一金属、陶瓷或聚合物）的相平衡。通过压力-温度（P-T）相图的精确解读，我们分析了固-固转变、熔化和升华过程的临界点和三相点。对于固体材料，我们详细讨论了晶格缺陷的热力学——例如，点缺陷（空位、间隙原子）的形成能及其对材料电学和力学性能的微妙影响。如何利用热力学计算缺陷的平衡浓度，是理解材料高精度加工和热处理的基础。 第二部分：多组分系统与相图的构建 多组分系统的热力学是材料设计与选择的核心。本部分将焦点从纯物质扩展到合金、陶瓷复合材料以及离子溶液等复杂混合体系。 活度和化学势： 我们系统地介绍了化学势 ($mu_i$) 的概念，它是驱动组分间扩散和相变的关键驱动力。针对理想溶液和非理想溶液，我们阐述了活度 $(a_i)$ 的概念及其与浓度和相互作用参数的关系。这部分内容为理解固溶体中的原子偏聚和化合物的形成奠定了基础。 相图的绘制与解释： 我们投入大量篇幅讲解了如何利用热力学数据（如混合热、相互作用参数）结合杠杆规则和相律，来构建和解读多组分相图，特别是双组分（二元）和三组分（三元）系统。对于二元系统，我们将重点分析共晶、共熔、固溶体端部以及相变温度对成分的依赖性，这些是铸造和凝固过程控制的关键。对于三元系统，我们将引入投影图（如等温截面和连成分线），展示如何利用这些图来指导多相合金的设计。 第三部分：化学反应热力学与动力学耦合 材料的制备往往涉及化学反应，如氧化还原、还原反应、固态合成或烧结过程。本部分将热力学应用于反应平衡的确定。 反应平衡： 我们详细分析了标准生成焓、生成熵和吉布斯自由能变化 $(Delta G^circ)$ 如何决定化学反应的自发性。通过计算反应的平衡常数 $K$，我们可以确定在给定温度下反应物和产物的平衡浓度比例。这对于理解材料的表面反应（如氧化皮的形成）和气-固界面反应至关重要。 动力学考量： 虽然热力学决定了反应的“终点”，但动力学决定了达到终点所需的时间和路径。我们引入了活化能的概念，并讨论了阿伦尼乌斯关系在描述温度依赖性反应速率中的应用。重点强调了热力学驱动力与反应能垒之间的协同作用，尤其是在界面反应和扩散控制过程中的体现。 第四部分：界面、表面能与材料结构 材料的宏观性能往往受制于其界面的性质。本部分聚焦于界面热力学。 表面能与弯曲效应： 我们对表面能 $gamma$ 进行了严格的定义，解释了它如何影响纳米材料的稳定性、颗粒的生长形态以及粉末的烧结行为。通过爱尔文-孟德尔森方程（Young-Laplace Equation 的衍生形式），我们量化了小尺寸颗粒和弯曲界面上的压力和化学势的升高，这对于理解纳米粉体的烧结动力学和粉末冶金至关重要。 晶界与相界： 晶界作为材料内部的缺陷结构，其热力学性质（如晶界能）直接影响材料的晶粒长大和蠕变抗性。本章探讨了如何通过热力学方法来解释相界在温度变化下的移动，以及相变过程中界面能的平衡需求。 第五部分：热电材料与非平衡态热力学展望 最后一部分将热力学原理扩展到更现代的应用和非平衡态现象。 热电效应热力学： 我们利用输运热力学（非平衡态热力学的一个分支）的视角，分析了塞贝克效应和珀尔帖效应。重点讨论了材料的朗德参数（Figure of Merit, ZT）的热力学基础，即如何通过控制电子结构和晶格振动（声子）的热导率来优化热电转换效率。 固态电解质与离子迁移： 对于电池和燃料电池材料，离子的迁移是核心。我们利用化学势梯度驱动的扩散方程，解释了离子在固态电解质中的传输机制，并探讨了电化学势在电池循环过程中的变化规律。 结论 本书的最终目标是使读者能够利用一套统一的热力学语言，去分析和设计具有特定功能的先进材料。它不仅仅是一本公式手册，更是一部引导读者深入理解材料“为什么会这样”的思维指南。通过对本领域基本原理的扎实掌握，读者将能更有效地解决工程实践中遇到的复杂热力学挑战。 --- (字数统计：约1500字)

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初拿到《Modeling Vapor-Liquid Equilibria》这本书时，我其实是抱着一种挑战的心态。毕竟，相平衡的建模向来是化工领域里一个既重要又极具挑战性的课题，相关的理论和方法数不胜数。然而，这本书给我带来的惊喜远远超出了我的预期。它非常系统地梳理了从经典热力学理论到现代计算方法的整个发展脉络，让我得以窥见相平衡建模的“前世今生”。作者在介绍各种模型时，不只是孤立地呈现，而是巧妙地将它们置于一个宏观的框架下，让我们能够理解不同模型之间的联系与区别，以及它们各自的优缺点。我特别喜欢书中对“活度系数模型”的详细讲解，它不仅涵盖了Wilson、NRTL、UNIQUAC等经典模型，还对这些模型的物理意义、参数的确定方法以及在不同体系中的表现进行了深入的比较分析。让我印象深刻的是，作者并没有回避模型在实际应用中可能遇到的困难，比如参数的回归、数据的不确定性等，而是提供了一些实用的建议和技巧，帮助读者克服这些障碍。阅读这本书的过程中，我仿佛经历了一次穿越，从早期基于经验的简单模型，一步步走向了能够精确描述复杂体系的先进算法。对于那些希望深入理解相平衡建模背后原理，并将其应用于实际工程问题中的研究人员和工程师来说，这本书无疑是一部极具参考价值的著作。

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这本《Modeling Vapor-Liquid Equilibria》简直是化工领域学习者和研究者的宝藏！我一直对相平衡这个概念感到有些模糊，尤其是在处理复杂的多组分体系时。这本书就如同为我点亮了一盏明灯，它深入浅出地讲解了各种模型背后的物理化学原理，从最基础的理想溶液模型，到复杂的非理想溶液模型，再到状态方程的应用，都有非常详尽的阐述。我尤其欣赏作者在解释数学模型时，不仅仅停留在公式的堆砌，而是花了很多篇幅去分析模型的假设条件、适用范围以及每一步推导的逻辑。例如，在讲解范特霍夫方程时，作者不仅给出了数学公式，还从热力学的角度剖析了它与吉布斯自由能的关系，这让我对相变过程中的能量变化有了更深刻的理解。书中大量的图表和实例也起到了画龙点睛的作用，那些复杂的相图和拟合曲线，在作者的解读下变得清晰易懂。我尝试着根据书中的方法，对一些文献中的实验数据进行建模，发现结果与书中示例非常接近，这极大地增强了我应用这些模型的信心。对于那些希望在化工原理、过程模拟或新材料设计等领域有所建树的朋友来说，这本书绝对是不可或缺的工具书。它不仅仅是提供了一堆公式，更重要的是传授了一种思考问题、解决问题的思路和方法。

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对于我这样一名刚刚接触化工模拟的初学者，《Modeling Vapor-Liquid Equilibria》这本书可以说是 my savior。之前在学校里学习相平衡时，总觉得那些公式和理论有些抽象，难以真正把握其精髓。这本书的出现，彻底改变了我的看法。作者用非常清晰、直观的方式，将复杂的概念一一拆解。他没有一开始就抛出艰深的数学推导，而是从最基本的物理过程入手，比如液体和蒸汽之间的分子相互作用，以及这些相互作用如何影响蒸气压。然后，他循序渐进地引入各种模型，并且在讲解每个模型时，都会给出非常具体的例子，甚至是代码片段（虽然我还没来得及实际运行，但光是看就能明白思路）。我最欣赏的是书中对“活度系数”这一概念的深入阐释，它解释了为什么即使在混合物中，某些组分的行为也会偏离理想状态，以及活度系数是如何量化这种偏差的。书中的插图设计也非常人性化，许多复杂的相图被绘制得非常漂亮，而且关键点都有明确的标注，让我在阅读时能够事半功倍。对于那些和我一样，希望快速上手相平衡建模，并将其应用到实际模拟软件中的朋友来说，这本书绝对是一本“上手指南”，能够帮助你建立坚实的基础，并且建立起对这个领域的热情。

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坦白说，我对《Modeling Vapor-Liquid Equilibria》这本书一开始是带着些许疑虑的。毕竟，相平衡建模是一个技术性非常强的领域，我担心书中充斥着大量难以理解的公式和复杂的算法。但事实证明，我的担忧完全是多余的。这本书的作者展现了非凡的组织能力和清晰的表达技巧，他将一个原本可能显得晦涩的课题，梳理得井井有条。从基础的拉乌尔定律开始，到各种修正模型，再到更高级的状态方程，每一步的引入都非常自然，仿佛是在讲述一个层层递进的故事。我特别欣赏书中对于“团簇模型”和“溶液理论”等更前沿内容的介绍，它没有止步于对这些模型的简单罗列，而是深入探讨了它们如何突破传统模型的局限，以及在描述极性、缔合等复杂分子间作用力方面所展现出的强大能力。书中还包含了一些关于如何使用计算软件进行实际建模的指导，这对于我这样希望将理论知识转化为实践应用的人来说，是非常宝贵的。我尝试着按照书中的步骤，在自己的电脑上运行了一些示例程序，发现结果非常符合预期，这让我对未来在科研中使用这些工具充满了信心。这本书不仅让我对相平衡建模有了系统性的认识，更重要的是，它激发了我对这个领域更深入探索的兴趣。

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《Modeling Vapor-Liquid Equilibria》这本书为我提供了一个全新的视角来审视相平衡这一古老而又充满活力的领域。它不仅仅是一本介绍模型的教科书，更像是一次深度哲学思考的旅程，引导读者去探究模型背后隐藏的物理现实。作者的叙述风格独树一帜，他将严谨的科学理论与一些引人入胜的类比相结合，使得原本枯燥的数学公式也变得生动起来。例如，在解释熵增原理时，作者用了一个非常贴切的生活化例子，让我瞬间理解了分子随机运动与系统稳定状态之间的微妙联系。他对不同模型的比较分析更是达到了炉火纯青的地步，他不会简单地告诉你哪个模型“最好”，而是引导你思考在何种条件下，哪种模型能够更准确地捕捉到物理现象的本质。他关于“模型偏差”和“参数不确定性”的讨论，也让我意识到，科学建模并非是追求完美的数学描述，而是在有限信息下，最大程度地逼近真实世界。这种严谨而又富有洞察力的分析，对于我这样在科研道路上不断探索的人来说，无疑是醍醐灌顶。这本书的价值在于它不仅教授了“术”，更重要的是传授了“道”，它教会我如何批判性地看待模型，如何根据实际情况选择最合适的工具，以及如何在这种工具的基础上，进一步拓展科学的边界。

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