热学/中国科学技术大学交叉学科基础物理教程中国科学技术大学精品教材 [Thermotics]

热学/中国科学技术大学交叉学科基础物理教程中国科学技术大学精品教材 [Thermotics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

朱晓东 著,侯建国,程福臻 编
图书标签:
  • 热学
  • 物理学
  • 交叉学科
  • 基础物理
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  • 理工科
  • 科学
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出版社: 中国科学技术大学出版社
ISBN:9787312031830
版次:1
商品编码:11483605
包装:平装
丛书名: 中国科学技术大学交叉学科基础物理教程中国科学技术大学精品教材
外文名称:Thermotics
开本:16开
出版时间:2014-01-01
用纸:胶版纸
页数:320
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《热学/中国科学技术大学交叉学科基础物理教程中国科学技术大学精品教材》可作为综合性大学和理工类院校普通物理热学教科书或主要参考书,亦可供大专院校相关专业及科技工作者参考。

作者简介

  朱晓东,中国科学技术大学物理学院教授,研究方向为等离子体物理。

目录


前言
绪论
0.1 热运动
0.2 热学的发展
0.3 热学的研究对象与方法
0.4 热学的理论体系与思想

第1章 温度
1.1 热力学系统的描述
1.1.1 热力学系统
1.1.2 热力学系统性质
1.1.3 热力学系统的状态
1.2 热力学第零定律
1.2.1 热平衡和热力学第零定律
1.2.2 温度
*1.2.3 温度世界
1.3 温标及温度测量
1.3.1 经验温标
*1.3.2 几种常用的温度计
1.3.3 理想气体温标
1.3.4 热力学温标及其他温标
1.4 不同温度下物质的聚集状态
1.4.1 固态
1.4.2 液态与气态
1.5 物态方程
1.5.1 一般情形
1.5.2 各向同性的固体与液体的状态方程
1.5.3 气体状态方程

第2章 热运动统计规律
2.1 物质的微观模型
2.1.1 原子分子论
2.1.2 固体的微观特征
2.1.3 液体的微观特征
2.1.4 气体的微观特征
2.2 描述大数粒子的统计方法
……
第3章 热与热传递
第4章 热力学第一定律
第5章 热力学第二定律
第6章 相变与潜热
第7章 非常规温度
习题
部分习题参考答案
参考书目
附录热学中常用的物理常量
常用概念中英文索引

精彩书摘

  地球上的所有生物都在一定的温度条件下生长、发育、繁殖和活动,其范围大致在0~50℃,少数物种能够在更低或更高的温度下生活。温度对生物的重要作用主要体现于生物的生理活动、生化反应都必须在一定的温度条件下进行。对植物而言,温度过高或过低都会影响其开花、结果,甚至导致其死亡;而且植物发育、生长过程中的不同阶段都要求一定的温度界限。所以在不同纬度的地区,相应地出现了不同的植物种类。如在我国的南方地区有椰子、咖啡、菠萝蜜等,且一年中能种植双季甚至三季水稻;而在北方地区,由于气温低,只能种植苹果树、李树和枣树等耐寒的果树,且一年种一季水稻或小麦。
  外界环境的温度经常变化,在温带一年四季温度的变化幅度较大,有时还出现持续的低温或高温,甚至出现极端温度。有意义的是,在漫长的进化过程中,生物逐渐形成了对温度变动的适应性,其适应方式是多种多样的。在中、高纬度地区,冬季寒冷且时间较长,生物抵抗寒冷的方式因种类而异。树木在秋季落叶,使新陈代谢水平降至最低点,并进入休眠状态度过寒冬。休眠是植物度过恶劣环境条件的一种适应,对高等动物,冬眠也是度过严寒和食物短缺期的一种适应,如蛇、松鼠、黑熊、棕熊等。此外,在夏季许多动物通过蛰伏或转移至阴凉处的方法来躲避高温;动物种群在春秋拳节的迁徙等,都是对环境温度变化的适应性反应。
  ……

前言/序言


《热学》 内容梗概: 《热学》一书深入浅出地阐述了热力学、统计物理学和气体动理论等核心概念,是理解微观粒子运动规律与宏观热现象之间联系的经典之作。全书以严谨的逻辑结构,从基础概念出发,逐步深入到复杂的理论模型和实际应用,为读者构建起一个清晰而全面的热学知识体系。 第一部分:热力学的基本原理 本书的开篇,作者从宏观角度切入,系统介绍了热力学的基本定律。 温度与热平衡: 详细探讨了温度作为衡量物体冷热程度的物理量,以及热平衡状态下物体间能量传递的规律。这里将不仅仅是简单的定义,而是会引入量热法等实验测量手段,以及温度计的工作原理,例如基于液体膨胀、电阻变化、热电偶效应等不同原理的温度计,并强调了不同温标(摄氏度、华氏度、开尔文)之间的转换关系,以及绝对零度的物理意义。 热量与功: 区分了热量作为能量传递的一种形式与功作为能量传递的另一种形式,并深入阐述了它们之间的相互转化关系。书中会以详细的数学模型说明焦耳的实验,直观展示机械能转化为内能的过程。同时,会分析各种能量转换的效率问题,例如在机械工作中,摩擦产生的热量如何消耗能量。 热力学第一定律: 这是热力学的基础,书中对其进行了详尽的阐释,即能量守恒定律在热力学过程中的体现。除了常见的焓变、内能变化与热量、功之间的关系式 ($Delta U = Q - W$),还会涉及等容过程、等压过程、等温过程和绝热过程等四种基本热力学过程,并详细推导在这些过程中,内能、热量和功之间的定量关系。例如,在等容过程中,所有热量都用于增加内能;在等压过程中,部分热量用于做功,部分用于增加内能;在绝热过程中,没有热量交换,功的改变直接导致内能的改变。书中还会引入绝热指数 ($gamma$) 的概念,并探讨它在不同气体中的取值及其物理意义。 热力学第二定律: 在第一定律的基础上,本书深入探讨了热力学第二定律,即过程的方向性。这里将详细介绍两种表述:克劳修斯表述(热量不会自发地从低温物体传向高温物体)和汤姆逊表述(不存在效率为100%的永动机)。然后,引入了熵的概念,将熵定义为系统混乱程度的度量,并阐述了在孤立系统中,熵总是增加的。书中会通过大量实例,例如冰块融化、气体扩散、布朗运动等,直观地展现熵增原理。同时,会介绍卡诺循环,分析理想热机的最大效率,并讨论实际热机效率的限制因素,例如摩擦、热损失等。 热力学第三定律: 最后,本书介绍了热力学第三定律,即绝对零度不可达到。这一定律的提出,不仅是热力学理论的完善,也为统计物理学奠定了基础。书中会解释为何绝对零度不可达到,以及其在超导、超流等量子现象中的重要性。 第二部分:气体动理论 在宏观热力学原理讲解之后,本书转向微观层面,从统计的观点解释宏观热现象。 理想气体的模型: 建立理想气体的分子模型,假设气体由大量做无规则热运动的分子组成,分子之间相互作用力可忽略,分子自身体积也忽略不计。基于此模型,推导了气体压强与分子平均动能的关系。 麦克斯韦-玻尔兹曼分布: 详细介绍了分子速度的统计分布规律,即麦克斯韦-玻尔兹曼分布。这将不仅仅是一个数学公式,而是会深入分析不同温度下,分子速度分布曲线的变化,以及平均速度、方均根速率、最概然速率等关键参数的意义。 气体动理论与宏观定律的联系: 通过气体动理论,本书成功地从微观粒子运动的角度,解释了宏观的热力学定律,例如理想气体状态方程 ($PV = nRT$) 如何由分子的碰撞以及动能与温度的关系导出。书中会推导波义耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律以及阿伏伽德罗定律,并展示它们在气体动理论中的根源。 第三部分:统计物理学基础 本书的第三部分将热力学和气体动理论的微观基础进一步深化,引入了统计物理学的核心概念。 系综理论: 介绍正则系综、巨正则系综等统计系综的概念,以及如何利用这些系综来计算系统的宏观物理量。这里的讲解将更加抽象,涉及概率论和统计学的知识,例如如何通过对大量微观状态进行平均来获得宏观量。 玻尔兹曼熵公式: 引入玻尔兹曼对熵的统计学解释 ($S = k ln Omega$),将宏观的熵与微观的微观状态数 ($Omega$) 联系起来,从而更加深刻地理解熵的物理含义。 相变与临界现象: 探讨物质的相变过程,例如固态、液态、气态之间的相互转化,并引入相图的概念。同时,会对临界现象进行初步的介绍,例如临界点的性质以及相变过程中的涨落。 第四部分:热学在工程与科学中的应用 为了体现热学理论的实用性,本书的最后部分将介绍热学原理在不同领域的应用。 热机与制冷技术: 详细分析各种热机的设计原理和工作效率,例如蒸汽机、内燃机,并探讨提高效率的方法。同时,会介绍制冷机的工作原理,例如冰箱和空调,并分析其能量消耗和制冷效率。 热传导、对流与辐射: 深入研究热量传递的三种基本方式,并给出相应的数学模型和工程应用实例。例如,在建筑设计中如何隔热,在化工生产中如何高效地传递热量。 天体物理与宇宙学中的热学: 简要介绍热力学和统计物理学在理解恒星演化、宇宙背景辐射等天体物理现象中的作用。 凝聚态物理中的热学: 讨论热学原理在描述固体、液体等凝聚态物质的性质,例如比热容、热膨胀等方面的应用。 本书特点: 《热学》一书的突出特点在于其严谨的逻辑性、清晰的条理和丰富的例证。作者在讲解过程中,注重理论与实际的结合,不仅深入阐述了热学和统计物理学的基本原理,还穿插了大量的物理模型和实验演示,使得抽象的概念变得更加生动易懂。全书语言简洁精炼,数学推导严谨,图表配合恰当,有助于读者构建起扎实的物理基础。对于有志于从事物理学、化学、工程学以及相关交叉学科研究的读者而言,本书是不可多得的参考读物。它能够帮助读者深刻理解微观世界与宏观世界的联系,为进一步的学习和研究打下坚实的基础。

用户评价

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我拿到这本《热学》时,就迫不及待地翻看了目录。虽然我还没有深入阅读,但仅从目录的编排上,我就可以感受到作者的用心。它似乎并没有采用传统的热学教材那样按部就班的章节划分,而是更侧重于学科的内在联系和实际应用。我特别关注到了一些可能涉及交叉学科的内容,比如在某个章节中,作者是否会探讨热力学在材料相变、化学反应速率、甚至生命过程中的作用?这让我对这本书充满了好奇。我一直认为,知识的学习应该是立体的,而不是线性的。这本书的“交叉学科”定位,正是我想象中理想的物理学教程。它不应该仅仅局限于封闭的理论体系,而应该与广阔的现实世界相互呼应。我期待书中能够通过丰富的实例,展示热学原理的强大解释力,以及它在解决科学和工程难题中的重要地位。同时,“中国科学技术大学精品教材”的声誉也让我对这本书的内容严谨性和学术深度充满了信心,我相信它能够为我提供一个高质量的学习体验。

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当我第一次看到这本书的书名时,“交叉学科”这个词就牢牢吸引了我。我一直认为,现代科学的发展趋势就是学科间的融合与交叉,而热学作为物理学的核心分支之一,其普适性使得它在几乎所有科学领域都扮演着重要角色。因此,一本以“交叉学科”为导向的热学教程,对我来说具有极大的吸引力。我希望这本书能够超越传统的物理教材的范畴,为我呈现一个更加广阔和多元的热学世界。我特别期待书中能够对一些宏观的热力学现象,如气候变化、能源危机等,进行热力学层面的深入分析,并探讨可能的解决方案。同时,我也希望它能够引导我理解微观层面的热力学原理,例如在量子力学和统计物理的框架下,热学概念会呈现出怎样的面貌。总而言之,我希望这本教材能够激发我对热学的更深层思考,并帮助我将其知识融会贯通到更广泛的科学研究和实际应用中。

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我拿到这本书时,最先注意到的是它封面的设计风格,简洁而不失学术气息,隐约透露出一种严谨和专业的态度。作为一本“中国科学技术大学精品教材”,我对其内容的深度和广度抱有很高的期望。我一直对热学这门学科的“交叉性”很感兴趣,它似乎总是在不同科学领域之间扮演着一个重要的连接者。我特别希望这本书能够清晰地阐述热力学原理在各个学科中的应用,比如在化学反应的平衡与速率,在材料科学的相变与性质,甚至在生物体的能量代谢等方面。我期待书中能够通过精炼的语言和恰当的实例,让我深刻理解这些跨学科的应用是如何建立在基本的热力学定律之上的。同时,我也想了解书中对于一些经典热力学问题的探讨,是否会有新的视角或者更深入的解析,这对于提升我的物理思维能力将大有裨益。

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这本书给我最直观的感受是它的专业性和系统性。作为一本“中国科学技术大学交叉学科基础物理教程”,我预设它一定具备了扎实的理论基础和严谨的逻辑结构。我特别关注“交叉学科”这个概念,我好奇作者是如何在热学这个基础物理分支中融入其他学科的视角的。例如,在讲解热力学第一定律时,书中是否会探讨能量在化学反应中的转化,或者在生物体内的传递?在介绍熵的概念时,是否会涉及到信息论或者其他领域?我希望通过这本书,能够打破物理学科之间的壁垒,建立起一个更加立体和全面的知识体系。同时,我也期待书中能够包含一些高质量的习题,能够帮助我巩固所学知识,并且培养解决问题的能力。一本好的教材,不仅仅是知识的传授,更重要的是思维方式的培养。我希望这本书能够做到这一点。

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翻开这本书,扑面而来的便是那种严谨的学术氛围。作为一本“中国科学技术大学交叉学科基础物理教程”,我对其内容的专业性和前沿性充满期待。我一直认为,热学这门学科的重要性,远不止于它所描述的温度、热量和能量的转化,更在于它所揭示的宇宙运行的基本规律。我特别好奇,书中是如何将“交叉学科”的理念融入到热学的讲解之中?它是否会涉及到热力学在复杂系统、非平衡态过程,甚至是在宇宙学中的应用?我希望这本书能够为我提供一个全新的视角来理解热学,让我能够看到这门基础学科在现代科学研究中的无限可能性。同时,我也期待书中能够包含一些经典的数学推导过程,让我能够真正理解那些公式的来龙去脉,而不是望而生畏。我相信,一本优秀的教材,应该能够让读者在学习中感受到知识的力量和科学的魅力。

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这本书带给我的第一印象是它不仅仅是一本关于“热学”的书,更是对物理学基础知识进行了一次“交叉式”的深度挖掘。我一直认为,真正的物理学学习,应该是能够将抽象的理论与丰富多彩的现实世界联系起来。我非常好奇,这本书会如何将热学原理与信息科学、生命科学、甚至社会科学中的某些现象联系起来?它是否会探讨能量在信息传递中的损耗,或者在生物进化过程中的作用?我希望这本书能够帮助我打破学科壁垒,建立起一种更加开放和综合的科学视野。我期待书中能够有大量的插图、图表以及实际案例分析,来辅助我理解那些抽象的物理概念。同时,我更希望这本书能够引导我主动思考,培养我独立分析和解决问题的能力,而不是仅仅被动地接受信息。

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这本《热学》的封面设计相当朴实,没有花哨的图饰,仿佛在暗示它回归了知识的本质。我拿到书的时候,第一感觉是它沉甸甸的,纸张的质感也很好,翻阅起来有一种厚重感,这让我对它里面的内容充满期待。我一直对物理学的各个分支都抱有浓厚的兴趣,而热学作为一门基础学科,其重要性不言而喻。它不仅解释了我们生活中最常见的现象,比如温度的传递、物体的膨胀,还深入到能量的转化和守恒,这对于理解整个宇宙的运行机制至关重要。我特别好奇书中对于一些经典热力学实验的阐述,比如卡诺循环、焦耳的功热当量实验等等,希望能通过这本书更深入地理解这些实验的设计原理、操作过程以及它们对热力学发展的深远影响。同时,我也希望能了解到作者是如何将这些理论与现实生活中的应用联系起来的,比如在能源开发、材料科学、甚至生物系统等方面,热学原理是如何发挥作用的。这本书的定位是“交叉学科基础物理教程”,这让我对它的内容有了更广阔的想象,它是否会涵盖一些跨领域的知识,比如将热学与化学、工程学、甚至信息科学结合起来,探讨一些前沿性的问题?我非常期待这本书能为我打开新的视野,让我从一个更加宏观和综合的角度来理解热学这门学科。

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这本书的封面给我的第一印象是简洁而专业,没有过多的修饰,仿佛是在告诉读者,它是一本专注于内容本身的严谨学术著作。作为一名对基础物理学有着浓厚兴趣的学生,我一直渴望能够找到一本能够深入浅出地讲解热学概念的教材。我特别好奇书中对于“交叉学科”的理解和阐述,它是否会将热学与其他学科,例如材料科学、化学工程、甚至生物学中的某些现象进行关联,从而展示热学在更广泛领域的应用?我希望这本书能够帮助我构建起对热学的系统性认识,不仅仅是掌握那些抽象的公式和定理,更能理解它们背后所蕴含的物理思想和逻辑。我非常期待书中能够通过生动的语言和清晰的图示,来解释那些看似复杂的理论,让我在学习的过程中能够感受到物理学的魅力。同时,“中国科学技术大学精品教材”的标签,也让我对这本书的学术质量有了很高的期待,我相信它一定能够成为我学习道路上的得力助手。

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我收到这本书的时候,首先被它厚实的装帧和精美的排版所吸引。我一直觉得,一本好的教材,不仅内容要扎实,形式上也应该能够给读者带来良好的阅读体验。这本书被定位为“中国科学技术大学交叉学科基础物理教程”,这让我对它的内容充满了期待。我一直在思考,在学习热学这样一个基础学科时,如何能够跳出单纯的理论框架,将其与更广泛的学科领域联系起来。我非常希望这本书能够在这方面提供给我启发,例如,它是否会从统计物理学的角度来解释热力学定律,从而让读者对微观世界与宏观现象之间的联系有一个更深刻的理解?或者,它是否会结合一些实际的工程案例,展示热学原理在能源利用、材料设计等方面的应用?我尤其期待书中能够包含一些最新的研究进展,或者对一些经典问题的不同解读,这会极大地激发我的学习兴趣,让我感受到科学研究的活力。

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我一直认为,学习一门科学,最重要的是理解它的逻辑和思想体系,而不是死记硬背那些公式和概念。这本书的标题带有“交叉学科”的字样,这让我对它的编写思路产生了浓厚的兴趣。我希望这本书不是简单地堆砌定义和定理,而是能够引导读者去思考,去建立知识之间的联系。比如,在讲解热力学第一定律时,作者是否会从能量守恒的角度出发,阐述能量在不同形式之间转化的普遍性?在讲解熵增原理时,是否会结合统计物理的观点,让读者理解微观粒子的无序性是如何导致宏观系统的不可逆过程?我特别想知道,书中是如何处理数学工具的应用的,是直接给出公式,还是会引导读者一步步推导,从而理解公式背后的物理意义?我希望这本书能够帮助我建立起扎实的热学基础,让我能够运用这些知识去分析和解决一些实际问题,而不仅仅是在考试中取得好成绩。同时,“中国科学技术大学精品教材”这个标签也让我对其质量有了很高的期望,我相信它一定经过了严格的审校和打磨,内容严谨,条理清晰。

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很好,一直在京东购买,很放心。

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彩印,这在大学专业课程教材里面不多。质量还可以。

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热学/中国科学技术大学交叉学科基础物理教程中国科学技术大学精品教材 好

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