| 內容介紹 | |
開本：16開 紙張：膠版紙 包裝：平裝-膠訂 是否套裝：否 國際標準書號ISBN：9787111735526 作者：王錦程 出版社：機械工業出版社 出版時間：2024年02月
"編輯推薦 重點講解材料熱力學在處理純物質及溶體的相平衡、相變及界面問題中的應用,目的是提升學生利用材料熱力學理論解決實際問題的能力。 內容簡介 本書分兩部分,前半部分主要介紹熱力學第一定律、熱力學第二定律、熱力學第三定律和熱力學函數及基本關繫式等內容,重點講解熱力學三大定律及熱力學性質和函數間的關繫,其目的是鞏固和強化材料熱力學的基礎理論。後半部分主要繫統熱力學、相平衡狀態圖、相圖熱力學分析與計算、相變熱力學、化學平衡及界面熱力學等內容,重點講解材料熱力學在處理純物質及溶體的相平衡、相變及界面問題中的應用,目的是提升學生利用材料熱力學理論解決實際問題的能力。
本書可作為普通高等院校材料類本科生的教材,也可作為其他相關專業本科生或研究生的教學參考書。 目錄 目錄
前言
第1章基本知識
1.1熱力學簡介
1.1.1熱力學基本內涵
1.1.2熱力學發展歷史
1.1.3熱力學基本定律
1.1.4熱力學分類
1.1.5材料熱力學簡介
1.2熱力學基本概念
1.2.1繫統與環境
1.2.2熱力學平衡狀態
1.2.3狀態與狀態函數
1.2.4廣度性質和強度性質目錄
前言
第1章基本知識
1.1熱力學簡介
1.1.1熱力學基本內涵
1.1.2熱力學發展歷史
1.1.3熱力學基本定律
1.1.4熱力學分類
1.1.5材料熱力學簡介
1.2熱力學基本概念
1.2.1繫統與環境
1.2.2熱力學平衡狀態
1.2.3狀態與狀態函數
1.2.4廣度性質和強度性質
1.2.5熱力學過程
1.2.6飽和蒸氣壓
1.2.7相與相圖
1.3氣體概述
1.3.1氣體狀態的描述
1.3.2理想氣體狀態方程
1.3.3實際氣體
1.4濃度的表示方法
1.5熱力學中常用的數學知識
1.5.1全微分
1.5.2常用關繫式
習題
第2章熱力學第一定律
2.1熱平衡定律與熱力學溫標
2.1.1熱平衡定律
2.1.2熱力學溫標
2.2熱力學第一定律
2.2.1內能
2.2.2熱和功
2.2.3熱力學第一定律的數學表達式
2.3功的計算
2.3.1體積功的計算
2.3.2其他形式功的計算
2.4熱的計算
2.4.1等容熱效應
2.4.2等壓熱效應和焓
2.4.3熱容及簡單變溫過程熱的計算
2.5熱力學第一定律在理想氣體中的應用
2.5.1理想氣體的內能和焓
2.5.2理想氣體的熱容
2.5.3理想氣體的絕熱可逆過程
2.6熱力學第一定律在實際氣體中的應用
2.6.1節流過程及焦耳-湯姆孫繫數
2.6.2實際氣體的內能和焓
2.7熱力學第一定律在化學反應中的應用
2.7.1化學反應進度
2.7.2反應熱及其計算
2.7.3化學反應的內能變化
2.8熱力學第一定律在相變過程中的應用
2.8.1可逆相變
2.8.2不可逆相變
習題
第3章熱力學第二、三定律
3.1過程的方向和限度
3.2熱力學第二定律的文字表達
3.3卡諾循環與卡諾定理
3.3.1卡諾循環
3.3.2卡諾定理
3.4熵與克勞修斯不等式
3.4.1熵的引出及定義
3.4.2克勞修斯不等式及其意義
3.4.3熵增原理
3.4.4不可逆熵的產生
3.5熵變的計算
3.5.1簡單物理過程的熵變
3.5.2相變過程的熵變
3.5.3混合過程的熵變
3.5.4環境熵變
3.6熵的統計概念
3.7熱力學第三定律
3.7.1能斯特熱定理
3.7.2熱力學第三定律
3.7.3規定熵的計算
習題
第4章熱力學函數及基本關繫式
4.1亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能
4.1.1克勞修斯不等式的轉換
4.1.2亥姆霍茲自由能及其判據
4.1.3吉布斯自由能及其判據
4.2熱力學函數基本關繫式
4.2.1熱力學基本方程
4.2.2特性函數
4.2.3對應繫數關繫式
4.2.4麥克斯韋關繫式
4.3熱力學基本關繫式的應用
4.3.1熱力學函數變化的計算
4.3.2熱力學性質的證明
4.3.3純物質兩相繫統熱力學平衡條件的推導
4.4自由能的計算
4.4.1簡單物理過程
4.4.2相變過程
4.4.3理想混合過程
4.4.4吉布斯-亥姆霍茲方程
習題
第繫統熱力學Ⅰ——基本熱力學描述
5均相繫統的獨立變量數
5.2偏摩爾量
5.2.1偏摩爾量定義
5.2.2偏摩爾量的重要公式
5.2繫統中偏摩爾量的確定
5.2繫統中偏摩爾量的確定
5.3混合性質
5.3.1混合性質定義
5.3.2偏摩爾混合性質
5.3.3混合性質的實驗測定
5繫統中的化學勢及熱力學平衡條件
5.4繫的化學勢及熱力學基本關繫式
5.4多相繫統熱力學平衡的一般條件
習題
第繫統熱力學Ⅱ——化學勢表達式及其應用
6.1理想氣體的化學勢
6.1.1純理想氣體的化學勢公式
6.1.2理想氣體混合物的化學勢公式
6.1.3理想氣體的混合性質
6.2實際氣體的化學勢
6.2.1逸度及逸度繫數
6.2.2逸度與逸度繫數的確定
6.3溶化學勢表達式推導的一般思路
6.4理想溶液和拉烏爾定律
6.4.1拉烏爾定律與理想溶的蒸氣壓
6.4.2理想溶的化學勢
6.4.3理想溶液的混合性質
6.5稀溶液和亨利定律
6.5.1亨利定律與稀溶液中溶質的蒸氣壓
6.5.2稀溶的化學勢
6.5.3依數性
6.6實際溶液
6.6.1活度與活度繫數
6.6.2實際溶的化學勢
6.6.3關於化學勢和活度的總結
6.6.4活度的測定與計算
6.6.5實際溶液的混合性質與過剩性質
習題
第7章相平衡狀態圖
7.1相律
7繫相圖
7.2.1水的相圖
7.2.2其他典繫相圖
7繫相圖概述
7繫氣-液相圖
7.4.1理想溶液的氣-液相圖
7.4.2非理想溶液的氣-液相圖
7.4.3杠杆定律
7繫液-液相圖
7繫固-液及固-固相圖
7.6.1固-液繫統相圖的實驗測繪
7.6.2具有簡單低共熔混合物的相圖
7.6.3具有化合物的相圖
7.6.4具有固溶體的相圖
7.6繫復雜相圖識別的一般方法
7繫相圖
習題
第8章相圖的熱力學分析與計算
8繫相圖熱力學分析
8.1繫的吉布斯自由能
8.1繫相平衡分析
8.1繫兩相平衡溫度與壓力關繫的推導
8繫中常用的吉布斯自由能模型
8.2.1溶液的吉布斯自由能模型
8.2.2化合物相的自由能模型
8.2.3磁性有序對吉布斯自由能的貢獻
8繫的相平衡
8.3.1相平衡分析判據
8.3.2多相共存時繫統的摩爾吉布斯自由能
8.3.3理想溶液穩定性
8.3.4規則溶液穩定性
8.3.5實際溶液穩定性
8.3.6多相繫統相平衡分析
8繫相圖計算
8.4相圖計算的基本思路
8.4.2勻晶相圖計算
8.4.3簡單低共熔型相圖計算
8.4.4基於規則溶液模型的各種形式相圖
8.4.5包含化合物的相圖計算
8.4.6實際復雜相圖計算簡介 前言 前言
熱力學貫穿於材料研究的整個過程,現代材料科學的每一次進步和發展都離不開熱力學的支撐和幫助,材料熱力學的形成和發展是材料科學走向成熟的標志之一。
材料熱力學課程是材料學科的一門重要專業基礎課程,也是世界一流大學材料類專業的必修課程。能熟練應用材料熱力學知識來分析和解決材料科學中的問題,是材料類專業學生應具有的基本能力和素質。
目前國內已有多所高校在材料類專業本科生培養中開設了材料熱力學課程,但其教學用書或采用外文教材或自編講義,尚缺乏適合材料類專業本科生教學的高水平中文教材。此外,還有很大一部分高校的材料專業仍采用物理化學課程作為材料熱力學知識的教學支撐。物理化學原本是化學與化工學科的專業基礎課,雖然也涉及熱力學的基礎知識,部分滿足了材料熱力學課程的教學要求,但由於其課程體繫針對的是化學與化工學科,在課程內容、知識框架、課程目標等方面都與材料熱力學課程存在差異,無法完全滿足材料學科對於熱力學知識的需求。由於國內材料熱力學課程體繫建設相對落後,適合本科教學的教材缺失,采用物理化學替代材料熱力學,也是很多高校的無奈之舉。
基於此,西北工業大學材料熱力學教學團隊在多年教學經驗總結的基礎上,針對本科教學特點和材料熱力學知識邏輯體繫,兼顧熱力學基礎知識及其在材料科學中應用,編寫了本書。前言
熱力學貫穿於材料研究的整個過程,現代材料科學的每一次進步和發展都離不開熱力學的支撐和幫助,材料熱力學的形成和發展是材料科學走向成熟的標志之一。
材料熱力學課程是材料學科的一門重要專業基礎課程,也是世界一流大學材料類專業的必修課程。能熟練應用材料熱力學知識來分析和解決材料科學中的問題,是材料類專業學生應具有的基本能力和素質。
目前國內已有多所高校在材料類專業本科生培養中開設了材料熱力學課程,但其教學用書或采用外文教材或自編講義,尚缺乏適合材料類專業本科生教學的高水平中文教材。此外,還有很大一部分高校的材料專業仍采用物理化學課程作為材料熱力學知識的教學支撐。物理化學原本是化學與化工學科的專業基礎課,雖然也涉及熱力學的基礎知識,部分滿足了材料熱力學課程的教學要求,但由於其課程體繫針對的是化學與化工學科,在課程內容、知識框架、課程目標等方面都與材料熱力學課程存在差異,無法完全滿足材料學科對於熱力學知識的需求。由於國內材料熱力學課程體繫建設相對落後,適合本科教學的教材缺失,采用物理化學替代材料熱力學,也是很多高校的無奈之舉。
基於此,西北工業大學材料熱力學教學團隊在多年教學經驗總結的基礎上,針對本科教學特點和材料熱力學知識邏輯體繫,兼顧熱力學基礎知識及其在材料科學中應用,編寫了本書。
熱力學在材料科學中的應用主要集中於兩點:①通過平衡條件,分析材料體繫平衡時的狀態特點;②通過化學勢分析材料組織結構演化的方向和驅動力。因此,本書以熱力學平衡條件和化學勢為紐帶,聯通熱力學基礎知識和材料科學,構建了以熱力學平衡條件和化學勢分析為核心的知識框架;將熱力學平衡條件的推導,從傳統物理化學教材中的溶液熱力學章節,前移至組成不變繫統熱力學基本關繫式後,使學生更早地接觸這一核心內容;以熱力學平衡條件和化學勢分析為核心,貫穿後續相平衡狀態圖、相圖熱力學、相變熱力學、化學平衡及界面熱力學等章節,從而實現熱力學基礎知識與材料科學的有機融合。同時,為強化熱力學與材料學科的關聯,在熱力學三大定律及基礎知識部分,對自發概念、功與熱的計算等與材料研究相關性較弱的內容進行了精簡,對熵、吉布斯自由能、化學勢等重要概念及相關公式推導思路的闡釋進行加強,對狀態函數計算、基本關繫式等繁多公式進行了歸類整理;在相圖熱力學、相變熱力學、界面熱力學等章節,對材料平衡狀態的分析方法以及材料加工過程中驅動力等內容進行了擴展。最終構建基礎知識翔實、邏輯結構清晰、與材料科學密切關聯的知識體繫。
全書共計11章,包括熱力學基本定律、熱力學函數及基本關繫繫統熱力學、相平衡狀態圖、相圖的熱力學分析與計算、相變熱力學、化學平衡及界面熱力學等章節,其中王錦程編寫了第1、2、11章,王海豐編寫了第3、4章,李俊傑編寫了第5~7章,南京理工大學吳鏘教授編寫了第8章並審閱了全書,王志軍編寫了第9章,林鑫編寫了第10章,劉建睿、何峰、王雷協助編寫了部分章節。
本書得到了西北工業大學教材出版基金資助,並入選工業和信息化部“十四五”規劃教材和高等學校材料類專業教學指導委員會規劃教材,在此表示感謝!
習近平總書記指出:“當今世界的競爭說到底是人纔競爭、教育競爭”“我國要實現高水平科技自立自強,歸根結底要靠高水平創新人纔”。材料熱力學課程作為材料類本科專業一門重要的基礎課,在材料領域創新型人纔培養中發揮著重要作用。希望本書的出版能為國內材料類專業本科教學與人纔培養提供一定的幫助。
限於編者水平有限,書中如有取材不當、敘述不清甚至錯誤之處,希望讀者批評指正,以便再版時得以更正。
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