時間與熱動力學(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崎這兩座日本城市，迫使日本不得不無條件投降。應(yīng)該說，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的一個例子。從那些用于炸壩的在水中跳躍前進的炸彈，到那些感應(yīng)到船體出現(xiàn)便發(fā)生爆炸的水下魚雷，第二次世界大戰(zhàn)實際上也是一場科學(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)的影響遠遠延伸到了戰(zhàn)場之外，物理學(xué)原理幾乎關(guān)系到世界的每個部分，觸碰了人們生活的方方面面。颶風、閃電、汽車引擎、眼鏡、摩天大廈、足球，甚至包括我們怎么走、怎么跑，所有這一切都要服從科學(xué)規(guī)律的安排。　　在諸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”這套叢書的目標就是去探究物理學(xué)應(yīng)用的各個方面，描述物理學(xué)如何影響科技、影響社會，如何幫助人們理解宇宙及其各個相互聯(lián)系的組成部分的性質(zhì)和行為。叢書覆蓋了物理學(xué)的主要分支，包括如下主題：　　◆力學(xué)與動力學(xué)　　◆電學(xué)與磁學(xué)　　◆時間與熱動力學(xué)　　◆光與光學(xué)　　◆原子與材料　　◆粒子與宇宙　　“我們世界中的物理”叢書的每一冊都闡釋了有關(guān)某個主題的基本概念，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，但這套叢書主要聚焦于思想的表達，而數(shù)學(xué)知識并不是重點，書中只涉及一些簡單的等式。讀者并不需要具備專門的數(shù)學(xué)知識，當然，對于初等代數(shù)的理解在有些時候還是很有幫助的。實際上，每一冊可以討論的話題的數(shù)量幾乎是無限的，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，叢書的每一冊都涉獵了非常廣泛的材料?！　∥以?jīng)參加過一個討論會，會上一位年輕學(xué)生問教授們，是否需要備有最新版本的物理教科書。有一位教授回答說，不，因為物理學(xué)的原理“多年來一直沒有改變”。這個說法大體上是對的，但這只是對物理學(xué)的效力的一個證明。物理學(xué)的另一個支撐來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)用仍在不斷擴展和變化，其速度之快非同尋常。蒸汽機已經(jīng)讓位給了用在跑車和戰(zhàn)斗機上的強大內(nèi)燃機，而電話線也正在被光導(dǎo)纖維、衛(wèi)星通訊和手機等取代。這套叢書的目標就是鼓勵讀者去發(fā)現(xiàn)物理學(xué)在各個方面、各個領(lǐng)域所起的作用，現(xiàn)在的、過去的以及不遠的將來的……

內(nèi)容概要

　　冬天，凜冽的寒風吹過北方大地，而南方的許多城鎮(zhèn)，則沐浴在溫暖的陽光中。冷和熱存在于我們生活的每一個角落。這本書平實而生動地描述了熱力學(xué)的幾個定律和它們的廣泛影響。看似高深的熱力學(xué)定律，其實都來源于人們的日常生活；只要稍微留心，便會發(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。　　同時熱力學(xué)定律與高科技、時下的熱點問題都是緊密相連的。例如書中講述的噴氣式戰(zhàn)斗機中的引擎，用于夜間偵察的紅外探測器等；還有人們普遍關(guān)注的全球變暖、臭氧層缺失等問題，都和熱力學(xué)有著千絲萬縷的聯(lián)系?！　r間對人類是一個永恒的話題，正如書名所提到的，時間在熱力學(xué)中是一個關(guān)鍵的量，它與“熵”的概念緊密相關(guān)。熱力學(xué)指出，一個物體的熵隨時間的變化是有規(guī)律的。人們曾有過很多時光旅行的幻想，這本書從熱力學(xué)角度科學(xué)地預(yù)測了它的可能性。當然書中的結(jié)論是基于科學(xué)基礎(chǔ)上的預(yù)測，至于未來究竟怎樣，要靠人類自己親身去體驗，去判斷了。　　《時間與熱動力學(xué)》從最簡單的溫度說起，娓娓而談，描述了熱能、體溫、熱泵、熱機等熱動力學(xué)的基本概念，以及它們對我們這個世界的影響；并且講述了熱動力學(xué)對時間流逝的限制，以及人們穿越時空的可能性。

作者簡介

作者：（美國）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)在當前和未來對社會的影響等多篇文章。凱爾·柯克蘭德同時也是Facts On File出版公司出版的“科學(xué)與技術(shù)焦點”叢書中的《光學(xué)》一書的作者之一。

書籍目錄

前言鳴謝簡介1熱與環(huán)境溫度與熱溫度與分子動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)體與絕緣體溫血動物與冷血動物舒適區(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時間與熱動力學(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零度4熱機蒸汽動力卡諾熱機汽車發(fā)動機賽車用發(fā)動機噴氣式發(fā)動機和燃氣輪機未來的熱機5時間鐘表鐘擺與周期性時間與物理定律熵和無序度修訂后的熱力學(xué)第二定律在時間中旅行宇宙的起源與結(jié)局結(jié)語國際單位制及其轉(zhuǎn)換譯者感言

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：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，一些熱量就會泄漏出來。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燃壁爐或者打開加熱器，到了夏天，人們會打開空調(diào)以降低室溫。空調(diào)通過轉(zhuǎn)移熱量來使房間或者屋子降溫。如果附近有一個溫度很低的物體，它會通過熱傳導(dǎo)吸收很多熱量。但是如果沒有一座冰山來吸收熱量的話，那么我們就得自己想辦法了。大約在100年前，第一臺空調(diào)出現(xiàn)了。在19世紀一二十年代，電影院開始使用空調(diào)作為招攬顧客的手段。同時對于一些客人來說，他們來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。使用空調(diào)不能很快地實現(xiàn)制冷，原因要歸于熱力學(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較冷的物體轉(zhuǎn)移到相對溫暖的物體。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:時間與熱動力學(xué)》：人們對于核技術(shù)和宇宙起源等物理理論耳熟能詳，而對于日常生活的物理現(xiàn)象卻知之甚少?！拔覀兪澜缰械奈锢怼笔且惶?冊叢書，全景式地描述了對技術(shù)和社會產(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間與熱動力學(xué)》揭示了熱動力學(xué)的原理．以及它們對于人類生活和技術(shù)的影響，讓讀者更好地了解世界。《時間與熱動力學(xué)》包含的內(nèi)容有：熱與環(huán)境熱與技術(shù)時間熱與人體溫度熱機這本書包括了40多幅黑白照片和插圖，附錄國際單位及轉(zhuǎn)換表?！拔覀兪澜缰械奈锢怼眳矔菫槟切┛释私庥腥さ奈锢韺W(xué)知識的學(xué)生、老師和普通讀者提供的一套基礎(chǔ)讀物。

圖書封面

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