Entropy or Thermodynamics from an Engineers Standpoint, and the Reversibility of Thermodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Swinburne, James

出品人:

页数:152

译者:

出版时间:2007-11

价格:$ 23.67

装帧:

isbn号码:9780548693186

丛书系列:

图书标签:

• 熵
• 热力学
• 可逆性
• 工程
• 热力学定律
• 物理学
• 能源
• 热力学分析
• 工程师
• 科学

《熵之奥秘：工程视角下的热力学与可逆性探微》 本书旨在深入探讨热力学这一核心工程科学分支，特别是其与“熵”这一概念的紧密联系，以及热力学过程的可逆性问题。本书并非对既有理论的简单复述，而是从工程师的实际需求和思维方式出发，以清晰、逻辑严谨的方式阐释热力学的基本原理及其在工程实践中的应用。 第一部分：构建工程热力学的基础框架 在本书的第一部分，我们将首先建立一个坚实的热力学基础，使其能够被工程师轻松理解和应用。 从宏观到微观的视域转换： 我们将从工程中最为直观的宏观热力学体系出发，介绍能量守恒（热力学第一定律）这一 fundamental principle。这不是纯粹的数学推导，而是强调在实际系统中，如何理解和量化能量的传递与转化，例如功、热量以及内能的变化。我们将通过具体的工程案例，如蒸汽动力循环、内燃机工作过程，来生动地展现第一定律的应用。 熵的引入与深刻理解： 接着，我们将聚焦于本书的核心——熵。区别于某些理论物理学中抽象的数学定义，我们将熵理解为系统“无序度”或“能量分散度”的度量。这里的“无序度”并非是随机的混乱，而是指能量从集中、可用于做功的状态向分散、不可用于做功的状态转变的趋势。我们将通过对统计力学的简要介绍，帮助读者理解宏观熵与微观粒子状态之间的联系，从而更深刻地理解第二定律的本质：自然界中的一切自发过程总是朝着熵增加的方向进行。 热力学过程的分类与判据： 本部分将系统性地介绍热力学过程中最常遇到的几种类型：等温过程、等压过程、等容过程以及绝热过程。对于每种过程，我们将详细分析其在不同热力学量（如温度、压力、体积、内能、焓、熵）上的变化规律，并重点讨论每种过程对系统熵的影响。通过对大量实例的分析，读者将能够熟练运用热力学定律来描述和预测实际工程系统中的能量流动和状态变化。 第二部分：深入探究热力学过程的可逆性 在打下坚实的基础之后，本书的第二部分将着重剖析“可逆性”这一在热力学中至关重要但又常常被忽视的概念。 可逆过程的理想模型与实际差距： 我们将首先定义什么是可逆过程——一个可以在任何时刻被无限缓慢地反向进行，且不留下任何痕迹的过程。我们将阐明，可逆过程是一种理想化的模型，它代表了热力学效率的上限。随后，我们将深入分析在实际工程中，为什么所有过程都是不可逆的。摩擦、传热温差、混合等不可逆因素如何导致能量的耗散，以及它们如何限制了我们所能达到的效率。 不可逆性产生的原因分析： 这一部分将是本书的重点之一。我们将从微观层面和宏观层面，系统地揭示导致热力学过程不可逆性的根源。 微观机制： 通过对分子热运动、碰撞以及能量传递过程的分析，我们将展示能量如何在微观尺度上变得更加分散，从而增加系统的熵。例如，在热传导过程中，高能分子向低能分子的能量传递，就是一个典型的熵增过程。 宏观表现： 我们将列举一系列具体的不可逆现象，如流体流动中的粘滞摩擦、固体材料中的塑性形变、不同温度物体间的热传导、以及不同物质的混合等。我们将详细分析这些现象是如何导致能量的有效性降低，并最终体现为系统熵的增加。 熵产生率的概念与工程意义： 为了量化不可逆性的影响，我们将引入“熵产生率”的概念。它直接与不可逆过程相关联，熵产生率越高，过程的不可逆性越强，能量的损失也就越大。我们将探讨如何通过控制和减小熵产生率来提高工程系统的效率。例如，在管道设计中减少流体阻力，在热交换器中优化传热温差，以及在机械设计中减少摩擦损耗等，都是减小熵产生率的实际工程手段。 可逆性分析在系统优化中的应用： 本部分将重点展示如何利用对可逆性和不可逆性的深刻理解，来指导工程系统的设计与优化。 效率极限的评估： 通过分析系统的可逆效率极限，我们可以为实际设计设定一个明确的目标，并评估当前设计的优劣。 瓶颈识别与改进方向： 对不可逆性进行详细分析，可以帮助工程师识别系统中效率损失最大的环节，从而有针对性地进行改进。例如，对于一个蒸汽动力循环，通过分析膨胀和压缩过程中的熵增，我们可以判断哪一部分是效率损失的主要原因。 过程选择与设计策略： 在某些情况下，选择不同的热力学过程可能对效率产生显著影响。理解不同过程的可逆性特点，有助于工程师做出最优的流程设计决策。 第三部分：熵与可逆性在现代工程中的挑战与前沿 在本书的最后部分，我们将目光投向更广阔的工程领域，探讨熵和可逆性在解决现代工程挑战中的重要性。 能源系统的高效化： 随着全球对能源效率要求的不断提高，如何最大限度地利用能源，减少能量损失，已成为工程师面临的关键问题。我们将探讨如何通过精确的热力学分析，优化发电厂、制冷系统、热泵等能源设备的运行，以降低能耗和运行成本。 环境工程与可持续发展： 熵增原理在一定程度上揭示了自然界能量转化的不可逆性和不可逆损耗。在环境工程领域，理解熵的增加与污染物扩散、资源枯竭等问题之间的关联，有助于我们设计更可持续的解决方案。例如，如何通过热力学原理设计高效的废水处理系统，或者如何减少工业生产过程中的废热排放。 新型材料与先进制造： 新型材料的设计往往需要考虑其在热力学过程中的行为。例如，在高温合金的设计中，需要充分理解材料在高温下的热力学稳定性以及潜在的不可逆反应。在先进制造技术中，例如3D打印，精确控制热量输入和材料相变过程，也离不开对热力学原理的深刻理解，特别是与熵变化相关的能量耗散。 热力学计算与仿真工具： 随着计算机技术的发展，热力学计算和仿真在工程设计中的作用日益凸显。我们将简要介绍现代工程中常用的热力学软件和模拟技术，以及它们如何帮助工程师进行复杂的熵和可逆性分析。 本书将努力避免空洞的理论叙述，而是始终强调其在工程实践中的指导意义。通过大量的图表、计算示例和实际案例分析，本书旨在帮助工程师建立起一套严谨而实用的热力学分析方法论，从而在面对复杂工程问题时，能够做出更明智、更高效的决策。我们相信，对熵和可逆性有深刻理解的工程师，才能真正驾驭热力学的力量，创造出更高效、更经济、更可持续的未来。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑是对当前某些过度简化热力学教学方法的有力回应。它大胆地对“理想化模型”进行了批判，并坚决捍卫了对现实世界中摩擦、耗散和环境交互的严肃对待。我欣赏作者在字里行间流露出的那种对工程精度和鲁棒性的追求。在处理可逆性这个稍显形而上学的主题时，作者巧妙地将其锚定在材料的疲劳极限、设备的寿命周期等具体的工程指标上，使得“可逆”与“不可逆”的讨论从纯粹的数学理想跌落到必须面对的现实约束。这种务实至上的态度，使得即便是那些对理论物理有一定基础的读者，也能从中发掘出新的应用视角。阅读体验是挑战与收获并存的，它要求读者拿出与作者投入等量的好奇心和逻辑耐心，但最终的回报绝对是丰厚的知识储备。

评分☆☆☆☆☆

作为一名习惯于快速、直接获取解决方案的工程技术人员，我对这类需要沉下心来细读的著作通常抱持谨慎态度。然而，这本书的叙事节奏和内容的组织结构，出乎意料地抓住了我的注意力。它没有采用那种枯燥的、从基础公理到复杂推导的线性展开，而是仿佛采取了一种“问题驱动”的模式。每一章似乎都围绕着一个具体的工程瓶颈或设计难题展开，然后顺藤摸瓜地引入必要的热力学原理进行剖析。这种结构的好处在于，它时刻提醒着读者，我们所学习的每一条法则，最终都是为了解决现实世界中的物质与能量的有效利用问题。我对其中关于能量品位的概念讨论印象尤为深刻——它超越了简单的能量守恒，深入探讨了能量的“质量”问题，这对优化能源系统设计具有不可替代的指导意义。文字的雕琢也颇为讲究，行文间流露出一种老派学者的严谨与对清晰表达的执着。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，在阅读这本书的过程中，我时常需要停下来，在脑海中构建那些被详细描述的物理场景。作者在描述能量流动的路径和状态变化时，其画面感极其强烈，仿佛能“看”到粒子群的随机运动是如何最终汇集成宏观的不可逆过程。这种将微观混沌与宏观确定性联系起来的描写手法，极大地丰富了我对热力学第二定律的理解深度。它不再仅仅是关于“不可能永动机”的禁令，而是一种关于时间箭头和系统演化方向的深刻哲学思考，尽管作者是以工程师的视角来进行阐述。尤其是在探讨复杂反馈回路和非平衡态现象时，那种抽丝剥茧的分析过程，充满了逻辑的张力。这本书的价值在于，它迫使读者去质疑那些被视为“理所当然”的工程假设，并鼓励我们从更本源的物理学角度去审视效率的极限。

评分☆☆☆☆☆

这本深入探讨热力学与工程师视角的著作，无疑为工程领域的研究者和实践者提供了一份宝贵的思想财富。我发现作者在处理传统热力学概念时，展现出一种独特的、与工程实际紧密结合的洞察力。书中对“熵”这一核心概念的阐述，并非停留在抽象的数学定义上，而是通过一系列精心构建的工程案例，将其物理意义和操作层面的影响刻画得淋漓尽致。阅读过程中，我仿佛被带入了一个充满机械、能量转换和效率考量的世界，以往那些晦涩难懂的公式和定律，在此处变得鲜活且具有直接的应用价值。尤其是对可逆性与不可逆性的辩证分析，作者似乎在力邀读者跳出纯粹理论的窠臼，去审视每一个现实系统中的能量耗散与潜力损失。这种将理论严谨性与工程实用性完美融合的叙事方式，极大地提升了阅读的体验和知识的吸收效率。它不仅仅是一本教科书，更像是一份指导工程师在复杂系统中做出最优决策的思维指南。

评分☆☆☆☆☆

我个人认为，这本书最卓越的一点，在于它构建了一种跨学科对话的桥梁。它成功地在严谨的物理定律阐述与工程决策的迫切需求之间搭建起一座坚实的桥梁。作者对如何量化和最小化不可逆损失的探讨，不仅仅是理论上的完善，更是对可持续发展和资源优化这一时代命题的直接回应。其语言风格在保持高度专业性的同时，又避免了那种高高在上的学术腔调，反而像是一位经验丰富的前辈在耳提面命，毫无保留地传授其对能量世界运作规律的精妙洞察。我尤其关注到其中对系统边界设定与控制容积选择的讨论，这在实际操作中是决定模型有效性的关键一步。总而言之，这是一部需要反复咀嚼、常读常新的著作，它为我们理解和驾驭能量世界提供了一套更为深刻和实用的思维框架。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆