時(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)

前言

　　1945年，兩枚核彈終結(jié)了第二次世界大戰(zhàn)，這是對(duì)物理學(xué)威力的一次展示，讓人惶恐而又令人信服。由世界上最杰出的一些科學(xué)頭腦醞釀出的這次核爆炸摧毀了廣島和長(zhǎng)崎這兩座日本城市，迫使日本不得不無(wú)條件投降。應(yīng)該說(shuō)，物理學(xué)和物理學(xué)家的身影貫穿于第二次世界大戰(zhàn)的始終，而原子彈只是最生動(dòng)的一個(gè)例子。從那些用于炸壩的在水中跳躍前進(jìn)的炸彈，到那些感應(yīng)到船體出現(xiàn)便發(fā)生爆炸的水下魚(yú)雷，第二次世界大戰(zhàn)實(shí)際上也是一場(chǎng)科學(xué)的較量?！　〉诙问澜绱髴?zhàn)讓所有人，包括那些多疑的軍事領(lǐng)導(dǎo)人相信，物理學(xué)是一門很重要的科學(xué)。然而，物理學(xué)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)延伸到了戰(zhàn)場(chǎng)之外，物理學(xué)原理幾乎關(guān)系到世界的每個(gè)部分，觸碰了人們生活的方方面面。颶風(fēng)、閃電、汽車引擎、眼鏡、摩天大廈、足球，甚至包括我們?cè)趺醋?、怎么跑，所有這一切都要服從科學(xué)規(guī)律的安排?！　≡谥T如核武器這樣的話題或者有關(guān)宇宙起源的最新理論面前，物理學(xué)和我們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系往往顯得黯然失色。“我們世界中的物理”這套叢書(shū)的目標(biāo)就是去探究物理學(xué)應(yīng)用的各個(gè)方面，描述物理學(xué)如何影響科技、影響社會(huì)，如何幫助人們理解宇宙及其各個(gè)相互聯(lián)系的組成部分的性質(zhì)和行為。叢書(shū)覆蓋了物理學(xué)的主要分支，包括如下主題：　　◆力學(xué)與動(dòng)力學(xué)　　◆電學(xué)與磁學(xué)　　◆時(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)　　◆光與光學(xué)　　◆原子與材料　　◆粒子與宇宙　　“我們世界中的物理”叢書(shū)的每一冊(cè)都闡釋了有關(guān)某個(gè)主題的基本概念，然后討論了這些概念的多種應(yīng)用。雖然物理學(xué)是數(shù)學(xué)類學(xué)科，但這套叢書(shū)主要聚焦于思想的表達(dá)，而數(shù)學(xué)知識(shí)并不是重點(diǎn)，書(shū)中只涉及一些簡(jiǎn)單的等式。讀者并不需要具備專門的數(shù)學(xué)知識(shí)，當(dāng)然，對(duì)于初等代數(shù)的理解在有些時(shí)候還是很有幫助的。實(shí)際上，每一冊(cè)可以討論的話題的數(shù)量幾乎是無(wú)限的，但我們只能選取其中的一部分。令人遺憾的是，不少有趣的東西就這樣不得不被省略掉。然而，叢書(shū)的每一冊(cè)都涉獵了非常廣泛的材料?！　∥以?jīng)參加過(guò)一個(gè)討論會(huì)，會(huì)上一位年輕學(xué)生問(wèn)教授們，是否需要備有最新版本的物理教科書(shū)。有一位教授回答說(shuō)，不，因?yàn)槲锢韺W(xué)的原理“多年來(lái)一直沒(méi)有改變”。這個(gè)說(shuō)法大體上是對(duì)的，但這只是對(duì)物理學(xué)的效力的一個(gè)證明。物理學(xué)的另一個(gè)支撐來(lái)源于建立在這些原理之上的令人吃驚的諸多應(yīng)用，這些應(yīng)用仍在不斷擴(kuò)展和變化，其速度之快非同尋常。蒸汽機(jī)已經(jīng)讓位給了用在跑車和戰(zhàn)斗機(jī)上的強(qiáng)大內(nèi)燃機(jī)，而電話線也正在被光導(dǎo)纖維、衛(wèi)星通訊和手機(jī)等取代。這套叢書(shū)的目標(biāo)就是鼓勵(lì)讀者去發(fā)現(xiàn)物理學(xué)在各個(gè)方面、各個(gè)領(lǐng)域所起的作用，現(xiàn)在的、過(guò)去的以及不遠(yuǎn)的將來(lái)的……

內(nèi)容概要

　　冬天，凜冽的寒風(fēng)吹過(guò)北方大地，而南方的許多城鎮(zhèn)，則沐浴在溫暖的陽(yáng)光中。冷和熱存在于我們生活的每一個(gè)角落。這本書(shū)平實(shí)而生動(dòng)地描述了熱力學(xué)的幾個(gè)定律和它們的廣泛影響。看似高深的熱力學(xué)定律，其實(shí)都來(lái)源于人們的日常生活；只要稍微留心，便會(huì)發(fā)現(xiàn)，到處都是物理概念和定律在起作用。比如發(fā)燒時(shí)人的體溫，炎炎夏日里的空調(diào)和人們常吃的烤羊肉串等等，不勝枚舉?！　⊥瑫r(shí)熱力學(xué)定律與高科技、時(shí)下的熱點(diǎn)問(wèn)題都是緊密相連的。例如書(shū)中講述的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)中的引擎，用于夜間偵察的紅外探測(cè)器等；還有人們普遍關(guān)注的全球變暖、臭氧層缺失等問(wèn)題，都和熱力學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系?！　r(shí)間對(duì)人類是一個(gè)永恒的話題，正如書(shū)名所提到的，時(shí)間在熱力學(xué)中是一個(gè)關(guān)鍵的量，它與“熵”的概念緊密相關(guān)。熱力學(xué)指出，一個(gè)物體的熵隨時(shí)間的變化是有規(guī)律的。人們?cè)羞^(guò)很多時(shí)光旅行的幻想，這本書(shū)從熱力學(xué)角度科學(xué)地預(yù)測(cè)了它的可能性。當(dāng)然書(shū)中的結(jié)論是基于科學(xué)基礎(chǔ)上的預(yù)測(cè)，至于未來(lái)究竟怎樣，要靠人類自己親身去體驗(yàn)，去判斷了。　　《時(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)》從最簡(jiǎn)單的溫度說(shuō)起，娓娓而談，描述了熱能、體溫、熱泵、熱機(jī)等熱動(dòng)力學(xué)的基本概念，以及它們對(duì)我們這個(gè)世界的影響；并且講述了熱動(dòng)力學(xué)對(duì)時(shí)間流逝的限制，以及人們穿越時(shí)空的可能性。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）凱爾·柯克蘭德（Kyle Kirkland） 譯者：元旭津凱爾·柯克蘭德博士（Kyle Kirkland），1998年在賓夕法尼亞大學(xué)獲得神經(jīng)科學(xué)的博士學(xué)位，主要研究方向是視覺(jué)系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。他的跨學(xué)科背景和興趣促使他發(fā)表了關(guān)于科學(xué)的歷史以及科學(xué)在當(dāng)前和未來(lái)對(duì)社會(huì)的影響等多篇文章。凱爾·柯克蘭德同時(shí)也是Facts On File出版公司出版的“科學(xué)與技術(shù)焦點(diǎn)”叢書(shū)中的《光學(xué)》一書(shū)的作者之一。

書(shū)籍目錄

前言鳴謝簡(jiǎn)介1熱與環(huán)境溫度與熱溫度與分子動(dòng)能能量流制冷與加熱潛熱與熱容量一年四季城市熱島全球變暖2熱與人體溫度體溫人體如何感知冷熱熱的導(dǎo)體與絕緣體溫血?jiǎng)游锱c冷血?jiǎng)游锸孢m區(qū)：保持合適的溫度溫度記錄法極端溫度與生活3熱與技術(shù)利用技術(shù)控制溫度2時(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)第一定律冰箱與空調(diào)熱力學(xué)第二定律可逆熱泵絕對(duì)零度4熱機(jī)蒸汽動(dòng)力卡諾熱機(jī)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)賽車用發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)未來(lái)的熱機(jī)5時(shí)間鐘表鐘擺與周期性時(shí)間與物理定律熵和無(wú)序度修訂后的熱力學(xué)第二定律在時(shí)間中旅行宇宙的起源與結(jié)局結(jié)語(yǔ)國(guó)際單位制及其轉(zhuǎn)換譯者感言

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：熱量從高溫流向低溫。這就是熱量的自然流向，就像水是從高處流向低處一樣，熱量天然地從熱物體流向冷物體。在寒冷的冬天如果房間內(nèi)比較溫暖，一些熱量就會(huì)泄漏出來(lái)。在炎熱的夏天，熱量則從室外流向室內(nèi)，令屋子里酷熱難忍。在冬天，提升室溫的解決之道是點(diǎn)燃壁爐或者打開(kāi)加熱器，到了夏天，人們會(huì)打開(kāi)空調(diào)以降低室溫?？照{(diào)通過(guò)轉(zhuǎn)移熱量來(lái)使房間或者屋子降溫。如果附近有一個(gè)溫度很低的物體，它會(huì)通過(guò)熱傳導(dǎo)吸收很多熱量。但是如果沒(méi)有一座冰山來(lái)吸收熱量的話，那么我們就得自己想辦法了。大約在100年前，第一臺(tái)空調(diào)出現(xiàn)了。在19世紀(jì)一二十年代，電影院開(kāi)始使用空調(diào)作為招攬顧客的手段。同時(shí)對(duì)于一些客人來(lái)說(shuō)，他們來(lái)電影院的主要目的是躲避炎熱。電影院的廣告牌上寫著“里面要低20℃！”。這些確有其事，空調(diào)功不可沒(méi)。使用空調(diào)不能很快地實(shí)現(xiàn)制冷，原因要?dú)w于熱力學(xué)。熱從高溫物體傳到低溫物體，但是夏天我們需要把熱量從室內(nèi)傳到室外。這就意味著熱量要從相對(duì)較冷的物體轉(zhuǎn)移到相對(duì)溫暖的物體。這恰好與自然界的熱量流向相反，就像推著熱量“爬山”一樣。推著熱量上山需要能量，就像把水從低處抽向高處那樣。冷暖物體之間的溫差越大，空調(diào)把熱量反向推動(dòng)所需要做的功就越多。這就是空調(diào)要有電源的原因——電能是能量源。

編輯推薦

《我們世界中的物理:時(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)》：人們對(duì)于核技術(shù)和宇宙起源等物理理論耳熟能詳，而對(duì)于日常生活的物理現(xiàn)象卻知之甚少。“我們世界中的物理”是一套6冊(cè)叢書(shū)，全景式地描述了對(duì)技術(shù)和社會(huì)產(chǎn)生影響的物理現(xiàn)象，有助于人們了解宇宙的本質(zhì)和規(guī)律?！稌r(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)》揭示了熱動(dòng)力學(xué)的原理．以及它們對(duì)于人類生活和技術(shù)的影響，讓讀者更好地了解世界。《時(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)》包含的內(nèi)容有：熱與環(huán)境熱與技術(shù)時(shí)間熱與人體溫度熱機(jī)這本書(shū)包括了40多幅黑白照片和插圖，附錄國(guó)際單位及轉(zhuǎn)換表。“我們世界中的物理”叢書(shū)是為那些渴望了解有趣的物理學(xué)知識(shí)的學(xué)生、老師和普通讀者提供的一套基礎(chǔ)讀物。

圖書(shū)封面

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