地球與行星科學中的熱力學 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　迄今齣版的大量熱力學教科書都是針對物理學、化學以及工程學問題而寫的。近年來也齣版瞭若乾著重在地質問題研究方麵的書。因此，讀者可能會問，為什麼還要寫一本熱力學書？我始終是以地球科學的讀者為對象來寫作的，因而重點就是化學熱力學或地球化學熱力學。隨著熱力學基本原理的展開，書中將涉及地球化學、岩石學、礦物學、地球物理和行星科學的大量問題。雖然還談不上囊括所有問題，但還是企圖盡力開發核心內容，讓地球和行星科學的不同專業的讀者得益。

作者簡介

　　吉巴米卡·甘吉利（Jibamitra Ganguly），美國亞利桑那大學地球科學係教授，美國地球物理學會和礦物學會會士。1938年齣生於印度，1967年獲芝加哥大學地球物理係博士學位。先後在耶魯大學和加州大學洛杉磯分校做博士後研究，1978年起任職於美國亞利桑那大學。作者在與相平衡、熱力學和擴散動力學相關的地球和行星科學的廣泛領域（包括岩石學、物理地球化學和礦物學等）作齣瞭許多貢獻。特彆是通過實驗和理論的結閤研究來揭示多組分自然體係的熱力學和動力學演化信息，並因此乾2002年被聘為德國洪堡基金會研究員。曾主編和閤作齣版4本專著，並發錶近90篇論文。
　　
　　程偉基，男，1946年生，1968年畢業於中國科學技術大學近代化學係，1985年任該校地球和空間科學係副教授，1986-1988年在加拿大不列顛哥倫比亞大學地球科學係工作，1989-2013任職於美國亞利桑那大學地球科學係，直至退休，現定居洛杉磯。主要研究領域包括高溫高壓條件下多組分礦物晶體化學平衡實驗和計算，晶體錶麵元素擴散作用的實驗和理論，以及地球和行星中自然體係物理化學演化的應用。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 熱力學的性質和範圍
1．2 不可逆過程和可逆過程
1．3 熱力學體係、邊界和變量
1．4 功
1．5 穩定和亞穩定平衡
1．6 晶格點陣振動
1．7 電子構型和晶體場效應
1．7．1 電子殼層、亞殼層和軌道
1．7．2 晶體或配位場效應
1．8 常用物理量和單位

第2章 熱力學第一和第二定律
2．1 熱力學第一定律
2．2 熱力學第二定律：經典錶述
2．3 卡諾循環：熵和熱力學溫標
2．4 熵：自然過程的方嚮和平衡
2．5 熵的微觀解釋：玻爾茲曼方程
2．6 熵和無序度：礦物學應用
2．6．1 構型熵
2．6．2 振動熵
2．6．3 構型熵與振動熵的比較
2．7 第一和第二定律的閤並陳述
2．8 熱平衡條件：第二定律的說明性示例
2．9 熱發動機和熱泵的有效率
2．9．1 熱發動機
2．9．2 熱泵
2．9．3 自然界中的熱發動機

第3章 熱力學勢及其衍生性質
3．1 熱力學勢
3．2 封閉體係的平衡條件：用熱力學勢的公式化錶示
3．3 什麼是自由能中的自由？
3．4 麥剋斯韋關係式
3．5 熱力學方塊：介紹一種記憶工具
3．6 蒸氣壓和逸度
3．7 衍生性質
3．7．1 熱膨脹和壓縮性
3．7．2 熱容
3．8 Gruneisen參數
3．9 熱膨脹和壓縮係數與P-T的關係
3．1 0熱力學導數綜覽

第4章 熱力學第三定律和熱化學
4．1 第三定律和熵
4．1．1 觀察基礎和錶述
4，1．2 第三定律熵和剩餘熵
4．2 熱容函數的性質
4．3 對端元相固體的熱容和熵的非晶格影響
4．3．1 電子躍遷
4．3．2 磁轉變
4．4 熱力學零度的不可達到性
4．5 熱化學：形式和約定
4．5．1 生成焓
4．5．2 Hess定律
4．5．3 生成吉布斯自由能
4．5．4 熱化學數據庫

第5章 臨界現象和狀態方程
5．1 臨界點
5．2 近臨界和超臨界性質
5．2．1 熱和熱物理性質的偏離
5．2．2 臨界波動
……
第6章 相變、熔融和化學計量相反應
第7章 熱壓和地球內部的絕熱過程
第8章 溶液熱力學
第9章 非電解質溶液的熱力學和混閤模型
第10章 含有溶體和氣體混閤物的平衡
第11章 地質體係中的元素分餾作用
第12章 電解液和電化學
第13章 錶麵效應
附錄A 熵産生率和動力學問題
附錄B 若乾數學關係式的討論
附錄C 固體的熱力學性質的估算
參考文獻
主題索引

前言/序言

　　半個世紀以來，熱力學理論和相關的實驗方法在地球和行星科學的研究中得到瞭廣泛的應用。可以說，正是從熱力學的應用介入傳統地質學研究領域開始，對地球和行星的從微觀到宏觀的不同規模空間中物質的物理化學狀態、各種作用及其演化的研究纔發展為一個較完整的科學研究體係。地球和行星科學中的熱力學就是將所研究的對象抽象為用熱力學原理分析的體係，確定描述該體係所需的各種強度變量、廣度性質及參數，透過傳統的定性和定量分析、各種現代的物理化學儀器分析，特彆是與模擬自然作用的實驗室結果相結閤，並按照所有可能獲得的相關信息架構的分析模型計算來獲得結果，從而得以不僅定性而且定量地“講古論今”，推斷地球和行星中自然過程的發生和演化規律（當然也與其他方法例如同位素測年法相結閤）。雖然，熱力學在非平衡態體係和不可逆過程的處理中的限製是肯定的，但同樣，熱力學在處理許多平衡或接近平衡的體係的作用過程和演化上的有效性也是很顯然的。可以說，熱力學還處在方興未艾的階段，並且正在與嗣後發展的動力學、統計力學在地球和行星科學中的應用更加有機地結閤。
　　譯者有幸見證並經曆瞭半個世紀以來熱力學在地球和行星科學中的介入。例如，從開始在教室和野外觀察各種自然體係的結構和化學組成，到今天能根據離子探針對晶體錶麵元素在納米級距離上擴散變化的測定，從而按照熱力學模型推斷喜馬拉雅造山運動的抬升速率。這不僅是實驗室技術和計算機技術的發展，更是對實際自然對象閤理抽象而理論分析建立理論模型的結果。雖然也許隻窺探大乾世界的一小點，但其中經曆的愉悅實在莫可名狀。原來熱力學原理不僅是大學理工科書本上的基礎知識，而且是開啓認識地球和行星乃至宇宙的一把金鑰匙。
　　譯者還有幸與本書作者共事近二十年。譯者以旁觀角度看，Ganguly教授是五十年來用熱力學方法深入窺探地球和行星中物理化學作用及演化的佼佼者，鑒於他在數理化方麵特彆是熱力學上的紮實根基和多年在地球和行星的各種物理化學體係的基礎研究，他得以涉獵同時代諸多研究者在相關各個領域的成果，並遊刃有餘地匯總在本書所呈現的有機聯係的各章節中，同時也指齣瞭存在的問題，可供進一步研究參考。Ganguly教授著作等身，有興趣的讀者可到他的個人網頁查看。

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