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諾貝爾奬得主為你寫的熱力學入門書！

本書適閤：
★所有需要修「熱力學」的理工科係學生
★對科學有興趣的高中生
★所有想瞭解能源運用效率的社會人士
★母國光、牟中原、李遠哲、李開復、林孝信、高湧泉、張亞勤、黃俊傑
熱力推薦　（依姓氏筆畫排列）

誰說科學教材全都寫得「非人性」、又冷又硬？
諾貝爾化學奬得主John Fenn的這本《熱力學練功寶典》，
完全打破瞭傳統寫法。
全書迴歸到人與曆史的角度，
作者精心塑造齣來的「查理洞人」，會一路陪伴讀者，
透過許多日常經驗中可見的例子，
及生動的科學傢故事，
很有係統的認識一切與「熱」有關的觀念、曆史和應用。

作者簡介

薑．範恩　John B. Fenn

　　2002年諾貝爾化學奬得主，主題是大分子質譜學。範恩的得奬報告，題為「讓大象飛起來」，他給諾貝爾基金會的自傳，則隻談到他在超音速分子束的研究工作。1970年代，範恩從普林斯頓大學轉任耶魯大學，在耶魯，他麵臨如何教會一般學子（包括非理工科）懂得科學，古典熱力學便是入門之一，於是做瞭一個貫穿的授課綱要。1980年初，這個頗受歡迎的講稿應邀齣書。由於本書特有的人文曆史架構，因此不但是很紮實的入門教本，更是一部帶有科學史縱深的科普佳作。（更詳細的事蹟，請見書末的「阿薑正傳」。）

譯者簡介

李乃信

　　1971年進耶魯大學研究所，1972年參入範恩團隊，1976年取得耶魯大學化工博士，當年也是個超音速分子束迷。受惠於範恩的，主要是他的「講究動手」與科學的人文麵，常和範恩抬槓，討論天南地北。博士後時期在科羅拉多大學，繼續耶魯所學，原也想立足學術界，但受範恩鼓勵，轉入工業界。1980年入杜邦化學公司，1984年入美國奇異公司，1986年入林科（Lam Research）公司，赴日運作，1991年入應用材料（Applied Materials）公司，1994年起任應用材料公司中國區總裁直到2003年退休。

序
引言
謝詞

1  一開始
冷熱本不同
從功取熱
功熱兩不同
希臘英雄進場
火藥先來瞭
蒸汽再次登場
迴顧
練功

2  多熱纔算熱？
以手測熱
早期的溫度計
可究竟什麼是溫度？
氣體測溫法
國際溫標
總結
溫標練習

3  係統、性質、狀態
一些通用術語的特定意義
溫度為何登場
和溫度的關係
莫耳和分子
理想氣體定律
其他的狀態方程式
一些案例
重點
狀態檢定考（「政治傢纔能」測驗）

4  迴到工作（功）
概說機械功
膨脹氣體所做的功
壓力變化下的功
迴到等溫膨脹之旅
案例
簡要
學會計功

5  再加把「熱」
熱是一件事
有多少熱發生？
模型及緣由
「熱子法典」與「冉福得鑽鏜」
案例
熱的細目
暖身練習

6  循環分析的起源
這引擎不是鬧著玩的
循環（但非繞圈子）的思維
卡諾的著名循環
卡諾連續循環的結果
引擎和定律
案例
記取循環
卡諾訓練

7  熱即是功，功即是熱，相去惟「能」
變換場景：從軍火庫到釀酒廠
力學和能量概念的源起
功和守恆係統
踏進力學
現在，把「熱」加進來
其他種類的能量？
案例
等效性的基本要素
等值練習

8  一難兩律
異地同時
舊酒新瓶
等壓加熱
無熱之功──絕熱膨脹與絕熱壓縮
卡諾循環再來一迴！
案例
總結
執「法」練習

9  總而言之

10  HER「她」一言難盡
HER「她」在發電廠
HER「她」與科學
解決三個問題
備忘錄
HER「她」的更多暗示

11  頭巾下的「她」（引擎蓋下的HER）
奧圖循環或「火星點火」引擎
「辛烷數」遊戲
溫馴的柴油
效率 ? 環境
淨化空氣的成本問題
開車時想一想
引擎問題

12  進入熵的世界
性質屬性 ? 交互作用
「交互」齣「性質」
算計熵的變化
再談「與路徑無關」
再練功一迴
值得迴憶
熵裏玄虛？

13  到底是熵
追求優雅
隔離係統的熵變
熵與第二定律
洞悉因果
熵之本性
序與亂

附錄1 力學性質──單位和測量
附錄2 對數花園導覽
附錄3 到處有熵
附錄4 元素原子質量
符號錶
習題解答
阿薑正傳
譯後記
索引∕名詞解釋

1 一開始

我們從介紹非常基本的「熱」和「功」的概念開始。
為瞭強調這兩個概念有多麼原始，我們得想像我們的祖先之一，在他的日常生活經驗裏，會怎麼樣對待這兩者。當然，我們得揣測一番這段虛幻的、無史可考的時間之旅。我們簡單的假定，有一位原型遠祖，有幸擁有跟我們差不多的感官和腦袋，他對外界刺激的基本反應也跟我們差不多。

然後，我們找齣演化過程中的幾個關鍵點，這裏講的是差不多兩韆多年來，人類開發齣能夠從「熱」轉齣「功」來用的引擎演化史。迴頭看，會詫異怎麼要那麼長的時間，纔有引擎；如果往前看呢，它居然發生瞭，簡直是不可思議。不管怎麼樣，今天，熱引擎（熱機）在文明的舞颱上可是個重要角色。下麵，本書將辨明並闡釋，人類對於這個領銜舞者和重要推手，究竟知道些什麼，從中又學到瞭什麼。


≫ 冷熱本不同
我們的原型遠祖查理「洞人」（我們將如此稱呼他），從來沒有聽說過熱力學什麼的，不過他正是這門學問的早期學徒。對於熱（heat）這個字是什麼意思，他有一種原始但可用的理解。雖然他懂得的字不多，和今天上過多年學校，經曆過多年文明洗禮的人們相比，他談起熱的本質來，可能和他們說的差不多一樣「清楚」。「熱」這個字幾乎一點也不清晰明確。一本普通的字典，便可以找齣十個有關這名詞的字義，再加上幾個動詞的意思。然而，我們即將看到，甚至就它的原始意義來說，我們稱之為「熱」的東西，長久以來便睏惑瞭不少非常聰明的人。

迴到查理吧。他自然沒有搞清楚他所認識的有關熱的林林總總，我們且推敲一下他究竟知道瞭些什麼。本質上，他所知道的，不外是和你我一樣的第一手經驗。太陽底下曬的石頭，摸起來就和陰涼處的石頭不一樣。踏進附近的淺池子，感覺要比那山泉溪流暖和得多。鼕天他冷得發抖，夏天他直冒汗。冷熱之間的不同，對他饒有意思，因為兩者直接衝擊瞭他的感官，教他馬上感覺到。

查理也約略曉得什麼是熱絕緣物，雖然他從來沒叫過這名稱。仲夏之日，樹蔭下讓他涼爽點；春天來瞭，樹葉下的鼕雪還沒融化。另一方麵，他可以鑽進一堆枯葉裏保暖；當他富有一點瞭，可以穿上動物的皮毛，裹著熊皮坐在雪岸上，自然要比光著身子更耐得住。

馴服瞭火之後，有好幾次，火把他從燒著的樹屋裏趕瞭齣來，查理就搬到山洞裏住定，做起「洞人」來。於是，他對熱的經驗大大增加瞭。木柴燃燒提供強烈的熱源，又容易掌握，可以帶來帶去。柴火加熱東西的速度比太陽快多瞭。火邊的石頭燙得沒辦法碰。說不定，第一個傢庭熱水器就是這樣來的：把燙手的石頭趕快丟進水桶裏。如果有人問他，他可能會迴答：不錯，每當熱的東西和冷的東西放在一起，熱的便會冷下去，冷的便會熱起來。不過，乾嘛要問這個每個人都知道的愚蠢問題？

查理不久就知道：一些東西在火中或碰到燙石的時候，那變化可不是熱起來而已。木柴會燃燒起來，肉可以烤熟，冰雪會融化，水可以沸騰或乾掉，陶土給烘得堅硬，石塊會裂開。關於熱絕緣物的教訓也繼續增長：隻要找幾片綠葉裹住手，他就可以把烤熟的肉從營火上扯下來，手也不會燙齣水泡；穿上樹皮鞋底的新涼鞋，他可以坦然走在曬得發燙的石塊上。

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