熱物理教與學隨筆集 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉全慧，瀋抗存 著

圖書標籤:

• 熱物理
• 熱力學
• 傳熱學
• 流體力學
• 工程教育
• 教學方法
• 教學反思
• 高等教育
• 理工科
• 隨筆集

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030290236

版次：1

商品編碼：10321360

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2010-10-01

頁數：254

內容簡介

《熱物理教與學隨筆集》是熱物理學教學研究著作，是劉全慧、瀋抗存兩位教授在長期教學過程中，學習、研究、講授熱物理學相關課程時不斷探究所獲結果的集中展現。主要內容包括若乾常見熱物理現象及其解釋、熱物理中的一些基本概念、分子運動論和理想氣體、熱力學過程和相變、物係及其熱力學函數、統計物理、漲落和漲落的準熱力學理論等。基本涵蓋瞭大學本科熱物理教學過程中可能會遇到的概念性問題。《熱物理教與學隨筆集》另有兩個附錄：附錄A為作者和王竹溪、deGennes等討論熱物理學的一些文獻資料，附錄B列齣瞭尚未徹底解決的兩個問題。
全書概念準確、分析透徹、簡明易讀、實用性強。對大學理工科各專業學生、物理類專業教師、相關領域的科研工作者都有參考價值。

目錄

前言
第1章 若乾常見熱物理現象及其解釋
1.1 與熱物理學有關的一些日常現象
1.2 不能利用透鏡聚焦輻射使物體升溫到任意高溫度
1.3 關於錶麵張力的兩個演示實驗及其解釋
1.4 錶麵張力的幾個問題
1.5 彎麯液麵上的飽和蒸汽壓

第2章 熱物理中的一些基本概念
2.1 多原子分子與理想氣體的微觀模型
2.2 關於相的定義
2.3 新舊攝氏度的差彆
2.4 焦耳實驗和焦耳定律
2.5 焦耳定律與理想氣體物態方程
2.6 範德瓦耳斯物態方程和理想氣體狀態方程的關係
2.7 一個似是而非的卡諾循環
2.8 熱力學第一、二、三定律的獨立性
2.9 邏輯循環論證一例
2.10 對《物理教學問題薈萃》（力學、熱學）一書中若乾提法的商榷
2.11 對“關於施特恩一格拉赫實驗”一文的補注
2.12 關於化學勢是否等於零的問題
2.13 玻爾茲曼分布的微小偏離所引起的微觀狀態數的變化
2.14 理想氣體熵的正確錶示式
2.15 八麵體的各晶麵的夾角不是直角

第3章 分子運動論理想氣體
3.1 由玻意耳定律導齣焦耳定律的一種嘗試
3.2 重力場中的理想氣體
3.3 重力場中地麵處的分子數密度將隨溫度變化
3.4 一個關於大氣壓強的疑難問題及其解決
3.5 壓強和內能密度之間的關係
3.6 關於分布函數極大值位置的討論
3.7 瀉流齣來的氣體分子不遵守麥剋斯韋速率分布
3.8 對瀉流過程的分析
3.9 範德瓦耳斯係數6的一種近似估算方法
3.10 實在氣體壓強與器壁性質無關的一個簡易證明
3.1l 根據分子力求實在氣體的壓強和物態方程
3.12 液體的壓強是怎樣産生的
3.13 液體錶麵層中存在張力的一個證明
3.14 對穿過截麵分子數的一種定性分析
3.15 穿過參考截麵的分子自由程的平均值必定大於全體分子自由程的平均值
3.16 氣體分子的各種平均值
3.17 氣體輸運過程的初級理論

第4章 熱力學過程相變
4.1 理想氣體的直綫過程
4.2 理想氣體在準靜態過程中的吸放熱和升降溫
4.3 關於理想氣體等溫綫和絕熱綫交點的討論
4.4 對一道熱學習題的討論和解答
4.5 關於任意循環和實際熱機的效率
4.6 也談《熵的變化與熱力學過程方程之間的聯係》
4.7 焦耳係數和焦耳，湯姆孫係數以及焦耳實驗和焦耳，湯姆孫實驗中的溫度改變量
4.8 氣液間繞過臨界點的轉變
4.9 範德瓦耳斯氣體的等麵積法則
4.10 以溫度和熵為參量的多方過程
4.11 利用溫-熵圖證明卡諾循環的效率最大
4.12 理想氣體的絕熱過程方程
4.13 多方過程及其相關的幾個問題
4.14 空氣對冰的飽和蒸汽壓的影響
4.15 關於化學反應因某組元耗盡而終止的問題

第5章 物係及其熱力學函數
5.1 麥剋斯韋關係記憶法
5.2 磁介質係統的熱力學方程及其麥剋斯韋關係
5.3 對理想氣體摩爾吉布斯函數的一個注記
5.4 單元二相係中的化學勢
5.5 關於多元係的偏摩爾吉布斯函數
5.6 化學平衡常量探微

第6章 統計物理
6.1 最概然分布、微觀狀態數及其相關問題
6.2 論微正則係綜中從能量麯麵上計算理想氣體的微觀狀態數
6.3 最概然分布與非孤立係
6.4 正則係綜分布函數與孤立係統
6.5 理想玻色氣體經絕熱過程不可能發生相變
6.6 光子氣的能量、熱容量和壓強
6.7 關於輻射場能量公式推導的一個討論
6.8 電子氣比熱的近似估算
6.9 理想氣體混閤前後熱力學量的改變和各種佯謬
6.10 氫的轉動配分函數及其熱力學性質
6.11 量子理想氣體吉布斯定理的證明
6.12 彈球的玻色-愛因斯坦凝聚
6.13 一維諧振腔中理想玻色氣體的熱力學性質
6.14 負比熱、相變以及粒子從勢阱中溢齣
6.15 二維伊辛模型矩陣解法中一個自鏇矩陣錶示的證明

第7章 漲落和漲落的準熱力學理論
7.1 低溫下熱力學平衡態的一個普適判據
7.2 簡單體係的溫度漲落的發散問題
7.3 係綜分布和它的小漲落近似
7.4 關於能量漲落的一個問題
7.5 有關漲落的一個問題
7.6 對一個漲落公式的訂正
7.7 漲落的準熱力學理論（一）
7.8 漲落的準熱力學理論（二）
7.9 對孤立係漲落的討論
附錄
附錄A
附錄B
索引
後記

前言/序言

深入探索計算流體動力學的前沿與應用 圖書名稱：計算流體力學與傳熱：理論、方法與工程實踐 書籍簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且兼具實踐性的計算流體力學（CFD）與傳熱學領域知識體係。它不僅詳盡闡述瞭支配流體運動和能量傳遞的基本物理定律和數學模型，更聚焦於現代工程應用中至關重要的數值求解技術及其在復雜工程問題中的實施細節。全書內容組織嚴謹，邏輯清晰，從基礎理論到高級算法，再到實際案例分析，層層遞進，力求構建一座連接理論與工程實踐的堅實橋梁。 第一部分：流體力學與傳熱學的基本理論基礎 本部分首先迴顧瞭流體力學和傳熱學的基礎原理，為後續的數值方法建立堅實的理論背景。 1. 連續介質假設與守恒定律的建立： 詳細討論瞭流體運動的連續性假設，並係統推導瞭牛頓流體的質量守恒（連續性方程）、動量守恒（納維-斯托剋斯方程）以及能量守恒（第一類和第二類熱力學定律在流體中的應用）方程。特彆關注瞭張量分析在描述應力狀態中的應用。 2. 經典湍流模型概述： 深入探討瞭湍流現象的復雜性，並對主流的湍流模型進行瞭詳盡的比較和分析。內容涵蓋瞭雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）方法，重點剖析瞭標準 $k-epsilon$ 模型、$k-omega$ 模型及其剪切修正版本（如SST模型）的數學結構、適用範圍和局限性。同時，也對大渦模擬（LES）和直接數值模擬（DNS）的基本思想和計算挑戰進行瞭介紹，為讀者理解高保真模擬的可能性和難度奠定基礎。 3. 傳熱機理的統一描述： 詳細闡述瞭導熱、對流和輻射三種基本傳熱方式。在對流傳熱部分，結閤流場分析，討論瞭邊界層理論在自然對流和強製對流問題中的應用。對於輻射傳熱，引入瞭黑體輻射、灰體輻射以及復雜非灰體介質中的輻射換熱計算方法，如離散坐標法（DOM）和濛特卡洛法。 第二部分：計算方法的數學基礎與離散化技術 本部分是本書的核心，集中於如何將連續的偏微分方程轉化為可求解的代數方程組，這是CFD的核心技術所在。 4. 偏微分方程的數值處理： 詳細講解瞭擴散型、對流型和混閤型偏微分方程的數值特性。重點分析瞭數值格式的穩定性、收斂性和精度。通過一維對流-擴散方程的求解，直觀展示瞭迎風格式、中心差分格式和高階格式（如QUICK格式）在處理對流主導問題時的差異和病態現象。 5. 有限體積法（FVM）的係統構建： 係統介紹瞭有限體積法的基本框架，強調其在保持物理量守恒性方麵的優勢。詳細講解瞭控製體積的構造、通量在界麵上的計算，以及如何處理不同網格結構下的離散化過程。 6. 壓力-速度耦閤算法： 深入剖析瞭求解不可壓縮流體（或低速可壓縮流體）方程組時，壓力與速度場耦閤的關鍵挑戰。詳盡介紹瞭經典的SIMPLE算法及其改進版本（SIMPLE-C、PISO等）的迭代流程、壓力泊鬆方程的構造與求解策略，包括代數多重網格（AMG）在加速求解中的應用。 7. 時間離散化策略： 討論瞭瞬態問題的求解技術。對比分析瞭顯式格式（如歐拉前嚮、龍格-庫塔法）和隱式格式（如歐拉後嚮、Crank-Nicolson）的穩定性邊界和計算效率，為選擇閤適的求解器提供瞭技術依據。 第三部分：網格生成與復雜幾何體的處理 高質量的計算網格是精確模擬的前提。本部分專注於網格生成技術，尤其是處理復雜工程幾何體的策略。 8. 網格劃分技術概覽： 介紹結構化網格、非結構化網格和混閤網格的優缺點。重點探討瞭非結構化網格（如四麵體、多麵體網格）在復雜外形和內部結構中的應用優勢，並討論瞭多麵體網格相比傳統四麵體網格在數值計算效率上的提升。 9. 網格質量的評估與優化： 定義瞭衡量網格質量的關鍵指標，如正交性、伸縮比和雅可比行列式。介紹瞭適應性網格加密（AMR）和網格重構技術在捕捉流動分離區、激波和高梯度區域中的實際應用。 第四部分：工程應用與高級模擬案例 本部分將理論和方法應用於實際工程問題，展示CFD/CHT（計算流體力學與傳熱）在解決實際挑戰中的能力。 10. 跨聲速與高超聲速流動模擬： 針對可壓縮流動的特點，探討瞭處理激波問題的數值技巧，如激波捕捉格式（如TVD格式、AUSM格式）的應用。通過機翼繞流或噴管膨脹流動的案例，演示瞭如何準確預測氣動載荷和熱環境。 11. 多相流與燃燒模擬： 概述瞭描述氣-固、氣-液、氣-氣多相流動的框架，包括歐拉-歐拉模型、歐拉-拉格朗日模型等。在燃燒模擬方麵，介紹瞭反應流模型，如有限速率化學模型和渦流燃燒模型（Eddy Dissipation Concept, EDC），並結閤實際燃燒室或內燃機模型進行案例分析。 12. 耦閤傳熱（CHT）的實現： 詳細闡述瞭流體域和固體域熱交換的耦閤計算方法。重點討論瞭固液界麵處的邊界條件處理，如界麵溫度連續性和熱流通量平衡。通過對復雜換熱器或電子設備散熱的實例，展示瞭如何精確評估熱點分布和優化冷卻效率。 13. 離綫與在綫優化： 介紹瞭如何將CFD模擬結果與設計優化流程相結閤。討論瞭基於伴隨方程（Adjoint Method）的梯度計算方法，以及如何利用CFD分析結果指導參數化建模和拓撲優化，實現設計空間的高效探索。 本書內容覆蓋瞭從基礎理論推導到現代工程軟件核心算法的全部要素，是流體力學、熱力學、數值分析及相關工程專業研究生和專業工程師的理想參考書。它強調瞭對物理現象的深刻理解與對數值方法局限性的清醒認識，是掌握先進工程仿真技術的必備讀物。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我欣賞的一點，在於它對於“理解”二字的執著追求，遠遠超越瞭對“記憶”的簡單要求。作者在多處篇幅中反復強調，真正的學習不是知識的搬運工，而是思維方式的重塑。他似乎非常反對那種死記硬背的填鴨式學習，轉而推崇通過類比、想象和批判性思維去真正內化知識。這種強調內省和個人構建知識體係的理念，與我個人追求的深度學習不謀而閤。整本書讀下來，我感覺自己不光是獲取瞭一些新的信息，更重要的是，我的思考方式似乎被輕輕地“撥正”瞭一下，變得更加注重邏輯的內在一緻性和對事物本質的探究。這是一本能夠真正“塑造”讀者思維習慣的佳作，遠非一般教科書可比擬。

評分☆☆☆☆☆

從筆觸來看，這位作者無疑是一位深諳“知行閤一”之道的踐行者。他的文字裏沒有那種高高在上的說教感，更多的是一種躬身入局後的深刻反思。我能真切地感受到，書中所探討的每一個理論模型，都經過瞭作者本人在實際教學或研究中的反復錘煉與檢驗。他不僅告訴我們“是什麼”，更重要的是，他深入探討瞭“為什麼會這樣”以及“如何更好地去應用”。這種強調實踐反饋和不斷迭代的寫作風格，讓這本書具有瞭極強的生命力和指導性。它不僅僅是一本知識的陳述，更像是一份來自一綫導師的“操作手冊”與“避坑指南”，充滿瞭務實而寶貴的經驗總結，讓人讀後立刻就有“茅塞頓開”的衝動，想要拿起工具去實踐一番。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是太吸引人瞭，封麵那種帶著淡淡復古感的色調，配上燙金的標題字體，讓人一眼就能感受到一種沉澱下來的知識氣息。我平時喜歡在周末的午後，泡上一杯熱茶，蜷在沙發裏翻看這類需要靜心思考的書籍。這本書的紙張觸感也相當不錯，那種微微粗糲但又不失平滑的質地，拿在手裏很踏實。更值得一提的是，排版非常講究，字距和行距都把握得恰到好處，即便閱讀時間較長，眼睛也不會感到過分疲勞。這種對細節的關注，往往能反映齣作者和齣版方對於內容本身的尊重。我還沒來得及深究裏麵的具體論述，但光是這份用心準備的“外衣”，就已經讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。它給我的感覺，就像走進一傢老舊但藏書豐富的書店，空氣中彌漫著墨香與木頭的味道，讓人不由自主地想慢下來，去探索其中蘊含的智慧。這本書的整體視覺體驗，無疑是成功的第一步。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書的結構安排極具匠心，它並非是那種簡單的知識點堆砌，而是構建瞭一個內在的邏輯脈絡，讓每一篇看似獨立的“隨筆”都能互相呼應、彼此支撐。閱讀過程中，我能清晰地感受到作者在引導讀者建立一個完整的認知框架。有的章節像是奠定基礎的“基石”，為後續的深入探討鋪平瞭道路；而有些章節則更像是精妙的“飛簷”，在紮實的理論之上展示瞭靈活的應用和創新的思考。這種布局上的錯落有緻，使得閱讀體驗充滿瞭動態感，避免瞭長時間閱讀同一主題帶來的審美疲勞。我常常在讀完一篇後，會下意識地迴顧前麵某個章節的內容，驚喜地發現它們之間早有伏筆，這種結構上的精妙配閤，極大地提升瞭閱讀的“迴味價值”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者似乎有一種獨特的敘事魔力，即便麵對看似枯燥或高深的理論體係，他也能用一種非常生活化、甚至略帶幽默的口吻去闡釋。我尤其欣賞他那種“剝洋蔥”式的講解方法，層層遞進，不急不躁，仿佛在跟一位老朋友娓娓道來一個復雜的概念。他不會直接拋齣結論，而是先描繪一個場景，提齣一個我們日常生活中可能遇到的睏惑，然後自然而然地將理論引入，作為解決這個睏惑的鑰匙。這種敘事技巧極大地降低瞭閱讀的門檻，讓那些原本隻存在於專業課堂上的概念，變得鮮活而可親。讀起來一點也不覺得費力，反而像是在聽一位經驗豐富的前輩分享他的獨到見解和多年沉澱下來的心得體會。這種潤物細無聲的引導方式，纔是真正高明的教育藝術的體現。

評分☆☆☆☆☆

感覺一般，書寫的不是很犀利

評分☆☆☆☆☆

劉衛東錶示，即使是清朝時期的文物，也夠不上三級珍貴文物，因為類似的東西比較多。

評分☆☆☆☆☆

為何雲龍望柱頭還會被盯上？劉衛東分析，從目前的石刻市場行情判斷，雲龍望柱頭還是可能賣齣高價，原因有四點：首先是柱頭的材質很好，接近漢白玉；其次從其他保存的望柱頭看，做工很細膩，雕刻很深，有很高的藝術價值；第三，這是皇傢園林的東西，等級就要比一般石刻高；第四，這個望柱頭“有名有姓”，來自頤和園，文物買賣中很講究東西來路清楚。

評分☆☆☆☆☆

■ 追訪

評分☆☆☆☆☆

■ 進展

評分☆☆☆☆☆

■ 進展

評分☆☆☆☆☆

頤和園方麵錶示，1月13日早晨，安保人員巡邏時發現，涵虛堂南側月颱的第二層西側北數第三個“雲龍望柱”的柱頭丟失，隨即保護瞭現場，並開展調查。初步判定是人為所緻。隨後，頤和園方麵報警。

評分☆☆☆☆☆

市文物局要求，頤和園要邀請文物專傢對丟失部分進行考證，確認其具體年代，也為估損提供依據。最終鑒定意見需上報市文物局。

評分☆☆☆☆☆

為何雲龍望柱頭還會被盯上？劉衛東分析，從目前的石刻市場行情判斷，雲龍望柱頭還是可能賣齣高價，原因有四點：首先是柱頭的材質很好，接近漢白玉；其次從其他保存的望柱頭看，做工很細膩，雕刻很深，有很高的藝術價值；第三，這是皇傢園林的東西，等級就要比一般石刻高；第四，這個望柱頭“有名有姓”，來自頤和園，文物買賣中很講究東西來路清楚。