The Dynamics of Heat

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出版者:Springer
作者:Hans U. Fuchs
出品人:
页数:728
译者:
出版时间:1996-3-21
价格:GBP 89.50
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387946030
丛书系列:
图书标签:
  • 热力学
  • 动力学
  • 热力学
  • 传热学
  • 热物理
  • 流体力学
  • 工程热物理
  • 传热
  • 热传递
  • 动力学
  • 物理学
  • 工程学
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具体描述

Based on a course given to beginning physics, chemistry, and engineering students at the Winterthur Polytechnic Institute, this text approaches the fundamentals of thermodynamics from the view of continuum mechanics. By describing physical processes in terms of the flow and balance of physical quantities, this provides a unified approach to hydraulics, electricity, mechanics and thermodynamics. In this way, it becomes clear that the entropy is the fundamental property that is transported in thermal process (what in lay terms would be called "heat"), and that the temperature is the corresponding potential. The resulting theory of the creation, flow, and balance of entropy provides the foundation of a dynamical theory of heat. Previous knowledge of thermodynamics is not required, but the reader should be familiar with basic electricity, mechanics, and chemistry and should have some knowledge of elementary calculus.

《热力学之舞》 在这部引人入胜的著作中,我们并非仅仅探讨冷与热的简单交替,而是深入揭示能量在物质世界中那既微妙又磅礴的运动轨迹。这是一次对“热”这一基本物理量的深度审视,它不仅仅是一个度量,更是一种力量,一种驱动宇宙万物变革的根本动力。 本书将带领读者穿越宏观与微观的界限。我们将从熟悉的日常现象出发,例如一杯咖啡如何逐渐冷却,或是冰块如何在掌心融化,开始对热传递的机制——传导、对流和辐射——进行细致入微的解析。我们会探索这些过程背后的微观粒子如何通过碰撞传递能量,以及不同介质在能量传递效率上的差异。通过对这些基本原理的阐释,读者将能够理解从家中的供暖系统到地球大气层中复杂的气候模式,热量是如何无时无刻不在流动和交换的。 进一步地,我们将目光投向更广阔的领域。本书将详细阐述热力学第一定律,即能量守恒定律在热学中的体现。我们将探讨功、热量与内能之间的关系,理解一个系统在进行能量转换时,能量的总量是如何被精确保存的。这一定律是理解从发动机工作原理到生物体内新陈代谢过程的基石。通过具体的例子和数学模型,我们将揭示能量转换的效率限制,以及为何“永动机”终究只是一个美好的幻想。 随后,我们将进入热力学第二定律的深邃世界。这一定律不仅定义了热力学过程的方向性,也深刻地影响了我们对宇宙演化和信息传播的理解。本书将详尽解释熵的概念,这个描述系统无序度或“混乱”程度的物理量。我们将看到,在孤立系统中,熵总是趋于增加,这意味着自然过程倾向于从有序走向无序。从信息熵到宇宙的终极命运,第二定律的普遍性将为读者打开全新的认知视角。我们将探讨可逆过程与不可逆过程的区别,以及为何我们无法完全将热能转化为有用的功。 本书还将触及热力学第三定律,它为我们设定了绝对零度的理论极限,并在此基础上探讨了低温物理学的奇妙领域。我们将了解当物质接近绝对零度时,其行为会发生怎样的剧烈变化,例如超导和超流现象的出现,以及这些现象对科学研究和未来技术可能带来的颠覆性影响。 此外,《热力学之舞》并非只局限于理论的推演,它更注重将这些抽象的物理概念与实际应用紧密结合。我们将深入研究各种热力学循环,如卡诺循环、奥托循环和朗肯循环,理解它们如何在动力设备、制冷系统和发电厂中发挥作用。通过对这些循环的深入剖析,读者将能够领略工程师们如何巧妙地利用热力学原理来提高效率、降低能耗,并解决能源危机等全球性挑战。 本书还将探讨一些与热力学前沿相关的概念,比如统计力学如何为宏观热力学定律提供微观基础,以及相变理论在材料科学中的应用。我们将看到,微观粒子的统计行为如何集体地展现出宏观的热力学规律,以及如何通过控制温度和压力来改变物质的状态,从而获得具有特定性能的新材料。 《热力学之舞》旨在为读者构建一个关于热量、能量和熵的全面而深刻的理解框架。它不仅仅是一本物理学著作,更是一次对我们所处世界运作方式的哲学性探索。通过本书,读者将能够以全新的视角审视日常生活中的各种现象,理解驱动科学技术进步的根本力量,并对宇宙的过去、现在和未来产生更深刻的洞察。这是一次思想的旅程,一次对能量之舞的赞歌,一次对理解自然界最基本法则的追求。

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读后感

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用户评价

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总的来说,这是一部份量十足、内容扎实的学术著作。它超越了传统教材的刻板印象,以一种近乎艺术性的方式,将能量转换的本质规律编织在一起。阅读它需要投入大量的时间和精力,它要求读者不仅仅是吸收信息,更要主动参与到思维的构建过程中去。我特别推荐给那些不满足于仅仅知道“是什么”而渴望深入理解“为什么”的物理学习者。书末尾的习题设计得非常有启发性,它们大多不是简单的数值计算题,而是需要深入思考物理本质、设计实验思路的开放性问题,这极大地提升了本书的实践价值。当我合上这本书时,我感觉自己对宇宙中无处不在的能量流动、温差的产生与消亡,有了一种全新的、更为深刻的敬畏之心。它不仅传授了知识,更培养了一种探究自然界最基本驱动力的科学精神。这本书无疑会成为我书架上被反复翻阅、标记最多的参考书之一,其价值绝非一时的阅读体验所能衡量。

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这本书的章节组织结构堪称一绝,它遵循了一种非常逻辑化的递进关系,但又巧妙地在关键节点插入了“应用与前沿”的专题讨论,使得阅读体验保持了动态的平衡。比如,在详细阐述了玻尔兹曼方程及其求解方法之后,作者紧接着就用一个相当篇幅介绍了稀薄气体动力学在微纳尺度下的最新研究进展,这让人立刻能将学到的理论知识与现实中的工程挑战联系起来。这种“理论夯实—应用拓展”的节奏把握得恰到好处。我特别喜欢那些穿插其中的历史侧注,它们大多以小方框的形式出现,讲述了某个关键方程的发现者在研究过程中所经历的挫折与灵感迸发,这些小故事极大地丰富了文本的维度,使得原本可能显得枯燥的物理史料变得鲜活有趣。它不再是一部冰冷的工具书,而更像是一部记载着人类智慧探索历程的史诗。在阅读关于非平衡态热力学的章节时,我感到尤其震撼,作者成功地引导我们将热力学的视角从传统的平衡态拓展到更广阔、更具现实意义的开放系统领域,这对我后期的研究方向选择产生了深远的影响。

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这本书的封面设计得相当引人注目,采用了深沉的蓝色调,配以抽象的、仿佛在流动或翻腾的白色线条,让人立刻联想到某种能量的爆发或者剧烈的变化过程。拿到手里时,那种纸张的质感也颇为考究,厚实而略带粗粝,仿佛在暗示其内容的厚重与学术的严谨。我原本是抱着一种既期待又有些忐忑的心情翻开它的——毕竟“动力学”和“热”这两个词放在一起,通常意味着需要面对大量复杂的数学模型和抽象的物理概念。然而,开篇的引言部分却出乎意料地平易近人,作者没有急于抛出那些令人望而生畏的公式,而是从宏观的历史背景和哲学的思考角度切入,探讨了人类对能量、温度和熵的理解是如何一步步演进的。这种叙事手法极大地降低了阅读的门槛,使得即便是初次接触热力学或统计力学的人,也能迅速建立起对这门学科基本图景的认知。特别是作者对19世纪经典热力学奠基人之间那些充满火花的思想碰撞的描述,读起来如同欣赏一出精彩的学术大戏,充满了人性的光辉与智慧的交锋。我感觉自己不是在阅读一本教科书,而是在跟随一位经验丰富的向导,探索一段充满发现与未解之谜的知识旅程。这种引人入胜的开场,成功地为后续的深度探讨埋下了坚实的兴趣伏笔。

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深入阅读的过程中,我尤其欣赏作者在处理那些核心概念时所展现出的那种近乎匠人般的细致打磨。举例来说,当探讨到相变和临界现象时,书中的图示和类比简直是教科书级别的典范。它没有仅仅停留在理论公式的堆砌上,而是巧妙地引入了日常生活中的例子——比如水壶烧水时气泡的形成与破裂,或者磁性材料在居里点附近的微妙变化——来具象化那些抽象的统计平均行为。我记得有一章专门分析了涨落理论,作者通过一个生动的概率模型,清晰地展示了宏观稳定状态下微观粒子的随机运动是如何产生不可预测的微小偏差的。这里的数学推导虽然严谨,但行文流畅,每一步的逻辑衔接都像齿轮般咬合得天衣无缝,让人在跟进复杂计算的同时,思维也得到了极大的锻炼。对于习惯了被动接受结论的学习者来说,这本书强迫你去主动构建物理图像,这无疑是一种更高的要求,但回报也是巨大的——你不再只是背诵公式的意义,而是真正理解了“为什么”这些公式必须是这样的形式。这种深层次的理解,是很多同类书籍所欠缺的,它真正做到了“授人以渔”。

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如果说这本书有什么需要改进的地方,那可能就是它对某些背景知识的默认要求略高。虽然作者在开篇努力降低了门槛,但在进入到统计力学的高级主题,例如量子涨落或路径积分表述时,对于未曾系统学习过高级量子力学和高等数学的读者来说,理解的难度会呈指数级上升。我发现自己不得不频繁地翻阅附录中的数学回顾,或者暂停下来,查阅其他关于群论和泛函分析的基础资料,才能完全跟上作者的论证思路。这并非是说作者的阐述不够清晰——恰恰相反,他的阐述是极其精确的——只是他构建的知识大厦的底层地基,需要读者自身携带足够强大的数学工具箱才能顺利攀爬。这可能意味着这本书更偏向于高年级本科生或研究生阶段的教材或参考书,而不是面向纯粹的科普爱好者。然而,从另一个角度看,这种对读者基础的要求,也保证了内容的深度和学术的纯粹性,避免了为迎合大众而进行的过度简化,使得它在专业领域内的价值得以凸显和维护。

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非常贵, 纸张一般, 字体不清晰, 图好像影印的一样很不清楚. 如果不是收藏的话不建议买.

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