Fenomenos de transporte/ Transport Phenomena pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:R. Byron Bird

出品人:

页数:1048

译者:

出版时间:2007-5-24

价格:USD 88.95

装帧:Paperback

isbn号码:9789681863654

丛书系列:

图书标签:

• 传热学
• 传质学
• 流体力学
• 输运现象
• 化工工程
• 物理化学
• 流体流动
• 热量传递
• 质量传递
• 扩散现象

好的，以下是一份关于一本名为《热力学与统计力学基础》的图书简介，该书旨在为学生和研究人员提供一个严谨而直观的物理学基础，侧重于宏观热力学定律的建立与微观统计物理图像的融合。 --- 图书名称：热力学与统计力学基础 (Fundamentals of Thermodynamics and Statistical Mechanics) 作者：[此处可虚构作者名，例如：张伟，李明] 出版社：[此处可虚构出版社名，例如：高等教育出版社] --- 内容提要：贯穿宏观与微观的物理世界观 《热力学与统计力学基础》是一部系统阐述经典热力学基本原理，并深入探讨其微观统计物理基础的权威著作。本书旨在弥合宏观现象描述与微观粒子行为解释之间的鸿沟，为读者构建一个连贯、深刻的物质世界模型。本书的结构设计兼顾了物理学本科高年级、研究生阶段的教学需求以及科研工作者对基本概念的精准把握。 本书的核心目标在于：首先，确立热力学作为一门自洽的唯象理论体系；其次，利用概率和统计方法，从微观粒子的运动和相互作用出发，推导出宏观热力学定律，从而为热力学提供坚实的理论基础。 第一部分：经典热力学——现象的逻辑构建 本书的第一部分专注于经典热力学的公理化建立。我们从最基本的概念——系统、边界、状态量（如温度、压力、体积）——开始，逐步引入热力学过程的描述。 1. 核心概念与温度的量度： 我们首先详尽讨论了平衡态的概念，并严格定义了温度。本书强调了热力学第三定律在确定绝对温标中的关键作用，并详细解析了各种温标（如摄氏温标、开尔文温标）的物理意义与转换。对热容量的精确测量与计算方法进行了深入探讨，区分了定容热容量 $C_V$ 和定压热容量 $C_P$ 的物理差异。 2. 热力学第一定律：能量守恒的普适性： 第一定律被确立为能量守恒在热力学过程中的体现。本书不仅覆盖了功（包括体积功、表面功等）和热量的基本定义，更重要的是，对内能 $U$ 的概念进行了严格的数学和物理阐释。我们详细分析了理想气体的等温、等压、绝热和多方过程，推导了它们的 $P-V-T$ 关系和能量变化关系。对于真实气体和流体的分析，则引入了状态方程（如范德华方程）的概念，并讨论了焦耳-汤姆逊效应等重要的热力学实验现象。 3. 热力学第二定律：熵与过程的方向性： 第二定律是本书的理论支柱之一。我们采用克劳修斯和开尔文的表述，并着重于熵 ($S$) 的引入。熵不仅被视为一个状态函数，更是衡量系统无序程度和信息缺失程度的量度。本书详细推导了卡诺定理及其在热机效率极限分析中的应用。对于不可逆过程，我们引入了熵增原理，并用克劳修斯不等式对过程的方向性进行了精确的数学判据。此外，循环过程的热力学分析（如斯特林循环、布雷顿循环）被用于实际热力学工程的理论基础。 4. 广延量与热力学势： 在确立了基本定律后，本书转向对系统平衡状态的深入分析。我们系统地导出了吉布斯自由能 ($G$)、亥姆霍兹自由能 ($A$)、焓 ($H$) 等热力学势。这些势能是判断化学反应或相变自发性的关键工具。本书详细推导了麦克斯韦关系式，展示了状态函数之间深刻的数学联系。相平衡问题，如克拉珀龙方程（Clapeyron equation）和克劳修斯-克拉珀龙方程（Clausius-Clapeyron equation），被用于描述多组分系统的相图和相变潜热。 第二部分：统计力学——从微观到宏观的桥梁 第二部分将视角从宏观可观测的量，转向微观粒子的集体行为。统计力学提供了一个严格的框架，用概率论和数理统计的方法来理解热力学定律的起源。 1. 统计力学的基本假设与集合（Ensembles）： 我们从玻尔兹曼的统计假设（所有微观状态在给定宏观约束下的等概率性）开始，严格定义了三种基本的统计集合：微正则系综 (Microcanonical Ensemble)、正则系综 (Canonical Ensemble) 和大正则系综 (Grand Canonical Ensemble)。本书强调了配分函数 ($Z$) 在正则系综中的核心地位，它是连接微观态与宏观热力学量的关键桥梁。我们详细展示了如何通过配分函数求出内能、熵、压力等所有热力学量。 2. 理想气体的统计描述： 为了建立直观的联系，本书首先对理想气体进行了深入的统计描述。我们利用玻尔兹曼分布（Maxwell-Boltzmann 分布）计算了粒子速度的分布函数，并推导出了理想气体的压强和内能，从而从统计上验证了经典热力学的第一和第二定律。 3. 量子统计力学：费米子与玻色子： 随着量子力学的发展，本书将重点转移到适用于微观粒子（如电子、光子）的量子统计。详细区分了费米-狄拉克分布（Fermi-Dirac Statistics）和玻色-爱因斯坦分布（Bose-Einstein Statistics）。 费米子系统： 深入分析了费米能级的概念，并将其应用于金属的电子结构理论，解释了在低温下电子对热容的贡献为何微乎其微。 玻色子系统： 重点阐述了玻色-爱因斯坦凝聚 (Bose-Einstein Condensation, BEC) 现象，包括黑体辐射（普朗克定律的导出）和液氦的超流性现象，为理解宏观量子效应提供了统计基础。 4. 相互作用系统的处理： 本书的最后部分探讨了粒子间存在相互作用的复杂系统。虽然精确求解这些系统的配分函数极其困难，但本书引入了平均场理论 (Mean Field Theory) 和范德华方程的统计起源，展示了如何用统计方法处理临界现象和相变。 教学特色与读者对象 本书语言严谨，逻辑清晰，避免了过于花哨的数学推导，但力求物理图像的深刻性。每章后附有大量的例题和习题，旨在巩固读者的计算能力和概念理解。本书特别注重物理思想的传承，强调热力学作为一门严密逻辑体系的构建过程，以及统计力学对该体系的微观基础支撑。 本书适合对象： 物理学、化学、材料科学、工程热力学专业的高年级本科生和研究生。 需要深入理解能量、熵和统计涨落的科研人员。 对经典物理学基础理论有浓厚兴趣的自学者。 通过阅读本书，读者不仅能够熟练应用热力学公式解决工程问题，更能从根本上理解为什么能量会耗散，以及宏观世界的秩序是如何从微观粒子的混沌运动中涌现出来的。

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从排版和图表的质量来看，这本书无疑是制作精良的，清晰的坐标轴和恰当的单位标注体现了出版方对细节的重视。但是，作为一名习惯了以问题为导向进行学习的工程师，我发现书后的习题设计与书中的理论联系不够紧密，很多题目更像是对定义的简单复述，而非对概念灵活应用的考验。我特别期待看到更多涉及耦合效应的例子——比如，流体流动对温度场的影响，以及温度变化如何反过来改变流体的粘度（热流耦合）。在高级主题方面，比如辐射传热在真空或高温环境下的重要性，这本书只是蜻蜓点水般地提了一下，没有给出关键的斯忒藩-玻尔兹曼定律在复杂几何体之间的辐射交换计算方法。这使得它在应用于空间技术或高能工业过程时，其实用价值大打折扣。如果能增加一些带有实际工程背景的案例分析，例如，如何通过优化流道设计来降低能耗，而不是仅仅停留在推导公式的层面，这本书的价值将会得到极大的提升。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面的抽象图形与配色方案散发出一种理性的美感，但作为一名热衷于理论物理与工程应用的读者，我更关注的是内页的实际内容和呈现方式。我原本期待的是对流体力学核心概念，比如纳维-斯托克斯方程的深入剖析，或者更侧重于能量和质量传递在复杂边界条件下的数学建模技巧。然而，这本书在宏观叙事上似乎更偏向于现象的描述而非深层机理的推导。例如，在热传导章节，它给出了傅里叶定律的各种形式，但对于如何将这些定律有效地应用于非均匀介质或瞬态问题的求解，我感觉铺陈略显不足。我尤其希望看到更多关于数值解法的讨论，比如有限元法或有限差分法在解决实际工程问题，诸如管道内流体混合或换热器设计中的应用实例。如果能加入更多现代计算流体力学（CFD）工具的集成视角，相信对提升读者的实践能力会更有裨益。目前看来，它更像是一本扎实的导论教材，适合初次接触该领域，但对于希望深入研究，寻求前沿知识的读者来说，可能需要搭配其他更专业的参考资料。

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这本书的行文风格非常注重逻辑的线性展开，这一点我很欣赏，它使得复杂的概念得以一步步拆解。然而，这种严谨性有时也导致了内容显得有些古板和脱离当下的研究热点。我本想了解一下近年来兴起的微流控（Microfluidics）领域中，表面张力和毛细现象如何主导质量和能量传输，以及如何利用这些微观效应进行传感或分离。这本书似乎完全避开了这个蓬勃发展的交叉学科领域，或者至少没有给予足够的重视。此外，对于湍流模型的选择和应用，它似乎只停留在雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的基本介绍上，对于更先进的涡流方法（如大涡模拟 LES 或直接数值模拟 DNS）的原理及其计算成本的讨论几乎没有提及。对于一个追求最新学术进展的读者而言，这种“保守”的选材策略，让这本书在知识的时效性上打了折扣，感觉更像是一本二十年前的经典教材的再版，而非对当前“输运现象”研究前沿的全面反映。

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我花了大量时间来研读其中关于扩散过程的部分，主要是希望能找到一些关于非理想系统或复杂流体中质量迁移的新颖视角。我对布朗运动的统计力学基础很感兴趣，期待看到如何将其与宏观的菲克定律进行严谨的衔接。然而，这本书对微观层面的探讨似乎止步于教科书的标准范围，缺乏足够的深度来满足一个对统计物理有一定了解的读者。更令我略感失望的是，在讨论多孔介质流动时，达西定律的引入显得有些草率，没有充分探讨其适用范围的局限性，比如在高渗透率或快速流动条件下的修正模型。我一直在寻找关于非牛顿流体（如剪切变稀或剪切增稠流体）的本构方程及其在不同几何形状下输运特性的详细分析，但这本书似乎将大部分篇幅集中在了经典牛顿流体和简单的热力学平衡问题上。总体而言，它的覆盖面广，但某些关键领域的深度挖掘明显不足，使得我对它作为一本“现象学”著作的定位产生了疑问。

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我仔细阅读了关于相变的章节，期待看到关于气液界面动力学的深入讨论，特别是沸腾和冷凝过程中界面张力梯度驱动的流动（Marangoni效应）。这本书对这些现象的描述，虽然在热力学框架下是自洽的，但其数学模型似乎仍然停留在早期的简化假设上，缺乏对界面动力学更精细的处理。我希望看到更多关于界面演化、成核速率的随机过程分析，以及如何用相场模型（Phase-Field Models）来模拟这些复杂的多相流问题。当我翻到附录时，发现数据和常数表的部分内容略显陈旧，一些关键材料的输运系数（如液体金属或特定聚合物）未能及时更新。在现代科学研究中，准确的物性数据至关重要。总的来说，这本书奠定了一个坚实的基础，但它在处理那些涉及复杂非线性、多尺度以及需要前沿计算方法的现代输运问题时，表现出了明显的力不从心。它更像是一部优秀的“奠基之作”，而非一本可以完全依赖的“现代工具书”。

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