新概念熱力學

前言

很早以前我就計劃將本書德文版翻譯成英文版，但始終未能擠出時間著手進行。后來還是在我的兄長Eduard Job的推動之下，才使這項翻譯工作得以全面開展。他的想法是，要將本書所述的方法介紹給更多讀者。他早年在漢堡和芝加哥學習熱力學這門課時遇到了許多困難，有切膚之痛。因此他有一個強烈的動機，那就是讓后學者們不再遭遇他自己所遭遇過的困難。在此我向Harry Schmeichel（美國加利福尼亞州）、Timm Lankau（中國臺灣）、Hans Fuchs（瑞士）和Joel Rosenberg（美國馬薩諸塞州）諸位深表謝意。他們對全書進行了翻譯、校對、訂正和修改，以便更好地表達本書的基本概念，使之易于理解。由于新的概念和方法需要使用許多尚未確定標準譯名的新術語，他們所遇到的困難是可想而知的。我還要感謝久?；饡↗ob-Foundation），感謝他對于包括本書在內(nèi)的Karlsruher Physikkm’s（KPK）系列教材的長期一貫的慷慨支持。現(xiàn)在，2007年IUAPC（國際純化學和應用化學聯(lián)合會，International Unionof Pure and Applied Chemistry——譯者注）大會即將在意大利都靈召開。為此，我有充足的理由至少為本書準備好一個臨時版本。然而，由于時間倉促，我最后仍舊只拿出了一本不太完整的書稿。對此，我深感抱歉。最后，我要感謝大家對本書提出的所有改進建議，并真誠地歡迎讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　德國Georg Job教授所著的《新概念熱力學》以一種嶄新的方式重新定義了《熱力學》課程中的核心概念——“熵”，從教學理念、教學內(nèi)容到表述方式等方面構建了不同于傳統(tǒng)《熱力學》教材的新的學科體系，同時又與傳統(tǒng)熱力學做了很好的對接，使初學者和有一定熱力學知識的人都能更快地領會熱力學的一些基本概念和使用技巧?！缎赂拍顭崃W：簡明、直觀、易學的熱力學》融合了作者多年來在熱力學研究上取得的實際應用成果，在熱力學理論與實際應用的結合上給人以“耳目一新”的感覺?！　　缎赂拍顭崃W：簡明、直觀、易學的熱力學》可作為高等院校理工科相關專業(yè)熱力學課程的教材或參考用書。由于《新概念熱力學：簡明、直觀、易學的熱力學》將抽象概念與生活實際相聯(lián)系，使讀者易于理解，因此《新概念熱力學：簡明、直觀、易學的熱力學》也可作為熱力學方面的科普讀物。

作者簡介

作者：(德國)久保(Georg Job) 譯者：陳敏華 合著者：吳國玢

書籍目錄

1.引言2.純熱力學2.1 熱2.1.1 對于熱的直觀理解2.1.2 熱的測量2.1.3 熱的測量方法2.2 功和溫度2.2.1 勢能和能量守恒2.2.2 熱。勢2.2.3 熱張力2.2.4 溫度2.2.5 熱機2.2.6 熱功2.2.7 熱容2.3 熱產(chǎn)生2.3.1 絕對溫度2.3.2 熱產(chǎn)生的必要條件2.3.3 可行過程和不可行過程2.3.4 損耗功2.3.5 熱傳導2.4 在絕對零度時的熱量2.5 與其他熱學理論的比較2.5.1 與傳統(tǒng)熱力學的比較2.5.2 歷史背景3.普通熱力學3.1 彈性耦合3.1.1 彈性現(xiàn)象3.1.2 主物理量3.1.3 正耦合和反耦合3.1.4 能量和力3.1.5 基本效應和耦合效應3.1.6 不穩(wěn)定現(xiàn)象3.2 導數(shù)的數(shù)學運算規(guī)則3.2.1 變量的變換3.2.2 導數(shù)倒置規(guī)則3.2.3 應用指南3.2.4 應用3.2.5 必需的已知系數(shù)數(shù)目3.3 力一熱耦合的簡單例子3.3.1 物體的形變3.3.2 橡皮筋3.3.3 鋼絲3.4 全向壓力下的物體3.4.1 主方程和耦合3.4.2 體積3.4.3 熵含量3.4.4 壓縮系數(shù)、膨脹系數(shù)和比熱容3.5 其他系統(tǒng)3.5.1 伽伐尼電池3.5.2 壓電效應和熱電效應3.5.3 磁熱效應3.5.4 雙金屬片3.6 各種傳統(tǒng)的概念3.6.1 能量形式3.6.2 熱、功和熱力學第一定律3.6.3 溫度、熵和熱力學第二定律3.6.4 焓、熱函數(shù)3.6.5 最大有用功3.6.6 自由能、熱力學勢3.6.7 平衡條件3.7 常用的數(shù)學方法3.7.1 特征函數(shù)、麥克斯韋關系式3.7.2 可逆循環(huán)3.7.3 系統(tǒng)性的計算方法3.7.4 應用實例4.化學熱力學4.1 引言4.2 物質(zhì)的量4.3 化學勢4.3.1 能和勢4.3.2 物質(zhì)擴散的趨勢4.3.3 水的計算實例4.4 物質(zhì)傳遞與其他過程的耦合4.4.1 物質(zhì)對體積和熵的需求量、摩爾質(zhì)量4.4.2 主方程和耦合4.5 物質(zhì)的轉化4.5.1 化學轉化的條件4.5.2 V，S和S之間的耦合4.5.3 相變4.5.4 A相變4.6 均質(zhì)物體4.6.1 量的方次（冪）4.6.2 量的“切割”4.6.3 系數(shù)的簡化4.7 高度稀薄物質(zhì)的漸近定律4.7.1 低濃度下的化學勢4.7.2 稀薄氣體的性質(zhì)4.7.3 混合物內(nèi)的化學勢4.7.4 滲透，稀溶液的沸點和冰點4.7.5 質(zhì)量作用定律4.7.6 溶液平衡4.8 外界場效應5.熵產(chǎn)生過程的熱力學5.1 力學中的例子5.2 昂薩格定理5.3 電流和熵流之間的耦合5.4 更多的實例專業(yè)名詞術語中英文對照

章節(jié)摘錄

插圖：2.1.2 熱的測量到目前為止，我們已經(jīng)用完全定性的方法考察了熱*的性質(zhì)和效應。在這些觀察的基礎上，為了建立一種能用實驗驗證的理論，我們需要定義對熱*的數(shù)量以及它的效應的大小的測量方法，比如熱度的測量方法。在定義這些測量方法之前，我們先來做一些初步設想。我們假定熱。具有不可消滅性或不滅性（inde stru ctibility）的主要結果是，熱’產(chǎn)生的過程就像照相機膠卷一樣不能往回倒。過程的逆向發(fā)生（可逆）意味著可以將所產(chǎn)生的熱。消滅掉，而這違背我們關于熱*具有不滅性的假設。因此，每一步驟都可以倒過來的可逆過程是產(chǎn)生不了熱*的。為了避免無法控制的熱*的增加，我們規(guī)定在我們的測量過程中必須運用可逆過程。盡管這樣會使測量變得更加困難，但我們沒有其他替代辦法。那么哪些過程是可逆的呢？我們在前面從（1）到（3）這些部分中所敘述的過程肯定都是不可逆的。從來沒有人觀察到過燃燒中的蠟燭會自行地從周圍環(huán)境中回收熱和氣體并恢復到原來的長度。熱*既不會自動地聚集在某個地方，也不會自動地從冷的物體流到熱的物體。一般來說，自發(fā)的過程不可能具有可逆性，因為如果是可逆的話就意味著它應當可以任意地流向每一方向。相比之下，我們在前面從（5）到（6）這些部分中所介紹的過程在理想條件下有可能是可逆的。例如，將一根嚴格絕熱的橡皮筋分成許多細小步驟逐漸地進行拉伸，那么它就會一步一步地變熱。當所有這些步驟一步一步地倒退回去時，橡皮筋就會逐步地冷卻下來，直到恢復為起始狀態(tài)。其實，甚至它與周圍環(huán)境之間的熱。交換在原則上也完全是可逆的。如果橡皮筋張力的增大（或減小）十分緩慢，以致幾乎察覺不到它變得比周圍環(huán)境熱一些（或冷一些），那么過程的正向路徑與逆向路徑之間的溫度差趨于消失（見圖2-9）。此外，其他由溫度引起的長度變化、體積變化、聚集態(tài)的變化等通常也是可逆的。

媒體關注與評論

Georg Job著的《新概念熱力學》是一本頗有特色的大學熱力學教材。該教材以一種嶄新的方式重新定義了《熱力學》課程中的核心概念——“熵”，從教學理念、教學內(nèi)容到表述方式等方面構建了不同于傳統(tǒng)《熱力學》教材的新的學科體系。本書的翻譯出版對于推進我國高等院?！稛崃W》課程建設和教材建設有著較好的借鑒作用。　　——華東師范大學物理系教授 朱鉉雄

編輯推薦

《新概念熱力學:簡明、直觀、易學的熱力學》由德國愛德華·久?；饡?Eduard-Job-Foundation for Thermo and Matterdynamics）資助出版。

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