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出版者:Wiley

作者:Ruth W. Chabay

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-08-24

价格:USD 92.30

装帧:Paperback

isbn号码:9780471442554

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 大学物理
• 经典力学
• 电磁学
• 现代物理
• 教材
• 科学
• 教育
• 本科生
• 互动式学习

机械与热力学的交汇：经典物理学的深度探索 图书名称： 物质与相互作用 II 核心主题： 本书旨在为读者提供一个严谨而深入的经典物理学框架，重点聚焦于宏观尺度的物质行为、能量转换以及系统平衡。内容涵盖了经典力学的高级主题，并无缝衔接至热力学、统计力学的核心概念，为理解物质世界的宏观规律奠定坚实的基础。 第一部分：振动、波与波动现象的精确描述 本部分将对系统在平衡位置附近的微小扰动进行详尽的分析。我们将从简谐振动（SHM）的数学模型出发，深入探讨受迫振动、阻尼振动及其共振现象。共振作为能量传递效率最大化的物理过程，其在工程和自然界中的广泛应用将被细致剖析，包括其对结构稳定性的潜在影响。 随后，焦点转向机械波在不同介质中的传播。内容将细致区分横波与纵波的物理本质，并推导出波速与介质弹性、密度之间的定量关系。傅里叶分析的初步应用将被引入，用于将复杂的周期性波形分解为基本的简谐成分，这为后续处理更复杂的物理问题（如声学和光学现象）提供了强大的数学工具。我们还将探讨波的叠加原理、干涉和衍射现象，特别是双缝干涉实验的严密推导，展示波的本质特性。 第二部分：流体静力学与动力学 本章对流体的宏观描述进行了系统性的梳理。静力学部分，我们将严格应用牛顿定律和平衡条件，推导出帕斯卡定律，并详细讨论浮力原理及其在各种实际场景中的应用，例如潜水器的设计和船舶的稳定性计算。 在流体动力学部分，本书将从连续介质的概念出发，建立起描述流体运动的基本方程。伯努利方程的推导和应用将是重点，该方程作为理想流体中能量守恒在流动中的体现，将被用于分析管道流动、机翼升力等经典问题。 此外，我们将探讨粘性流体的概念，引入牛顿流体的概念，并讨论动量传递在粘滞性流动中的重要性。层流与湍流的定性区别和影响因素也将被探讨，为理解实际工程中的流体阻力打下基础。 第三部分：热力学基础与宏观能量转换 本部分将视角从机械运动转向能量和温度。热力学的基本概念，如温度、热量、内能和功，将被精确定义。我们将详细阐述热力学第零定律（温度的传递）和第一定律（能量守恒在热过程中的体现）。功的计算，特别是准静态过程中的体积功，将通过严谨的积分形式给出。 热力学第二定律是本部分的核心。卡诺循环的分析将作为理解热力学效率上限的关键步骤。熵的概念将被引入，不仅作为系统无序度的宏观量度，更重要的是，将从 Clausius 不等式的积分形式严格推导出来。我们将探讨等温、等压、绝热等过程中的熵变计算，并强调熵增原理在不可逆过程中的普适性。 第四部分：理想气体模型与统计力学入门 本章将连接微观分子运动与宏观热力学现象。理想气体定律的推导将基于对大量分子运动的统计假设。我们将详细推导气体分子的方均根速率，并阐释其与温度的直接关系。 麦克斯韦-玻尔兹曼速率分布将作为深入理解气体性质的关键工具被介绍。我们将利用此分布来计算不同速度区间的分子比例，并解释扩散和气体动理论在解释宏观量（如内压和比热）时的成功之处。热容理论的微观解释，特别是对应均分定理的应用，将阐明单原子、双原子气体比热的差异。 第五部分：相变与物质的热力学行为 本部分聚焦于物质状态的变化及其伴随的热力学过程。我们将系统分析一阶相变（如熔化、汽化）的特征，包括潜热的概念和克拉佩龙方程的应用，该方程精确描述了平衡相变温度与压力之间的关系。 蒸汽表和热力学势的概念将被引入。吉布斯自由能（G）和亥姆霍兹自由能（A）作为判断化学反应和物理过程自发性的判据，将被详尽推导和应用。我们将探讨在恒温恒压条件下，吉布斯自由能最小化原则如何决定多组分系统的平衡状态，并简要讨论相图中不同区域的物理意义。 第六部分：输运现象与非平衡态的初步认识 尽管本书主要关注平衡态物理，但本部分将为理解系统如何趋于平衡提供必要的过渡。我们将讨论三种主要的输运现象：热传导、扩散和粘滞性。热传导将由傅里叶定律描述，粘滞性则通过牛顿粘性定律来量化动量在流体中的传递。扩散现象将由菲克定律支配。 输运系数（热导率、扩散系数、粘度）与微观分子平均自由程之间的关系将得到定性讨论，从而将宏观的输运行为与微观分子的随机运动联系起来，为更高级的非平衡态统计物理学研究铺平道路。 总结： 《物质与相互作用 II》力求在经典物理的严谨性与应用广泛性之间取得平衡。它不仅是力学知识的延伸，更是将机械世界的精确描述系统地导入能量、温度和统计概率的世界的关键桥梁，为工程科学、化学物理以及后续量子理论的学习提供了一个不可或缺的坚实基础。全书注重从基本原理出发，通过严格的数学推导，展现宏观现象背后简洁而深刻的物理规律。

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这本书的封面设计真是引人注目，那种深邃的蓝色调和抽象的几何图形，立刻让人联想到宇宙的奥秘和物理学的严谨。我一拿到手，就被那种厚重感所吸引，感觉像是捧着一部知识的宝库。内页的排版也处理得非常到位，字体大小适中，图表清晰易懂，即便是面对复杂的公式和概念，也能让人保持阅读的耐心和兴趣。作者的叙述方式非常平易近人，他似乎有一种魔力，能将那些原本让人望而生畏的物理现象，用日常生活中能触及的例子娓娓道来。比如，讲解能量守恒时，他不仅仅是给出了数学表达式，而是带我们回顾了生活中每一次能量的转化，从点燃一支蜡烛到星体的运转，这种代入感极强。阅读过程中，我常常停下来，合上书本，开始在脑海中构建那些微观粒子的运动图景，那种思考和探索的乐趣，是很多教科书无法给予的。这本书的逻辑结构也极为流畅，章节之间的过渡自然而然，仿佛在进行一场精心设计的思想漫步，每走一步都有新的发现。

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这本书给我的最大震撼在于其视野的广阔性。它似乎不满足于仅仅停留在已有的物理学框架内，而是不断地将读者的目光引向那些未解之谜和理论的前沿地带。作者对实验物理的尊重和对理论模型的批判性审视，使得这本书充满了活力和思辨性。它不是一本“终结之书”，而是一扇通往未来研究方向的窗户。我特别欣赏它在阐述理论局限性时所展现出的坦诚，这在很多力求完美的学术著作中是少见的。它教会我，科学的进步往往建立在对现有认知的不断质疑和挑战之上。读完之后，我感觉自己对基础物理的理解更加扎实，同时，对那些悬而未决的宇宙问题也多了一份理解和敬意。这本书是知识的积累，更是思维的淬炼，绝对值得每一个对世界本源充满好奇心的人珍藏。

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老实说，我本来对这类探讨物质本质和相互作用的专业书籍持保留态度，毕竟很多同类作品要么过于晦涩，要么流于表面。但这本书完全颠覆了我的预期。它的深度是毋庸置疑的，它没有回避那些核心的理论挑战，反而敢于深入挖掘，用一种近乎哲学的视角去审视物理世界的根基。我特别欣赏作者在处理量子纠缠和场论等前沿话题时的严谨态度，他既没有过度简化导致失真，也没有陷入技术细节的泥潭。更难能可贵的是，作者似乎非常了解读者的困惑点，总能在关键时刻插入精妙的比喻或历史背景的阐述，帮助读者搭建起理解的桥梁。这种对知识的敬畏之心和对读者的尊重，贯穿了全书。我感觉自己不是在被动地接收信息，而是在和一位经验丰富的导师进行一场高质量的对话，他引导我思考，激发我的好奇心，让我对我们所处的世界有了更深层次的敬畏。

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我必须承认，这本书的阅读体验是渐进式的，它需要你投入时间去“品味”，而不是囫囵吞枣。我尝试过在通勤路上快速翻阅，但很快就发现这种方式行不通。只有在安静的午后，泡上一杯浓茶，沉浸其中时，才能真正体会到其中蕴含的精妙。书中对经典力学和现代物理学的衔接处理得非常出色，它没有生硬地将两者割裂，而是展示了宏观定律如何从更基本的微观原理中涌现出来。这种视角的转换，让我对物理学的统一性有了更直观的认识。而且，书中的例题和思考题设计得极富启发性，它们往往不是直接套用公式的计算题，而是需要读者运用所学的基本概念去构建模型、分析情境，这极大地锻炼了我的物理直觉和分析能力。对于那些希望从“会做题”跨越到“理解物理”的进阶学习者来说，这本书无疑是极佳的垫脚石。

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这本书的文字力量是极其强大的，它拥有一种独特的韵律感，即便是在描述最枯燥的数学推导时，也充满了驱动力。我发现自己几乎没有跳过任何一个段落，因为深怕错过作者精心铺设的某个逻辑链条或某个巧妙的脚注。作者在构建理论体系时，展现出了惊人的结构感，仿佛在雕刻一件复杂的艺术品，每一个模块都紧密相连，互相支撑。例如，他对对称性和守恒定律之间的深刻关联的阐述，简洁而有力，让我对物理学的内在美有了全新的感受。这种深入骨髓的美感，是单纯的公式堆砌所无法比拟的。它不仅仅是一本教材，更像是一本关于“如何思考”的指南，教导我们如何用最简洁、最优雅的方式去描述自然界的运行法则。我甚至会时不时地回顾某些章节，不是为了复习知识点，而是为了重温那种豁然开朗的智力愉悦感。

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