Thermodynamics:An Engineering Approach 9/e 混合制

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具体描述

Thermodynamics, An Engineering Approach, covers the basic principles of thermodynamics while presenting a wealth of real-world engineering examples, so students get a feel for how thermodynamics is applied in engineering practice. This text helps students develop an intuitive understanding by emphasizing the physics and physical arguments. Cengel and Boles explore the various facets of thermodynamics through careful explanations of concepts and use of numerous practical examples and figures, having students develop necessary skills to bridge the gap between knowledge, and the confidence to properly apply their knowledge.
好的,这是一份关于其他主题的、不包含《Thermodynamics: An Engineering Approach 9/e Hybrid》内容的详细图书简介,旨在模仿专业出版物的风格。 --- 《先进材料科学与工程:结构、性能与应用》 (Advanced Materials Science and Engineering: Structure, Properties, and Applications) 第二版 修订与扩展 主编:张伟 • 孙明德 出版社:现代工程技术出版社 ISBN:978-1-942875-66-3 --- 图书简介: 《先进材料科学与工程:结构、性能与应用》 第二版,是一部系统性、前沿性的权威著作,全面覆盖了当代材料科学与工程领域的核心概念、最新进展和关键应用。本书旨在为高年级本科生、研究生,以及从事材料研发、设计和制造的工程师与研究人员提供一个扎实而深入的理论框架与实践指导。 本版在继承第一版内容广度与深度的基础上,紧密结合全球材料科技领域最新的发展趋势,特别强化了对功能材料、纳米结构材料以及可持续材料系统的论述,力求实现理论深度与工程实用性的完美结合。 核心内容结构与深度剖析: 本书被组织为五个宏大模块,层层递进,引导读者从基础的原子结构理解,逐步迈向复杂的材料系统设计与性能调控。 第一模块:材料科学基础与原子结构(Foundations and Atomic Structure) 本模块奠定了理解材料宏观性能的微观基础。它详尽阐述了晶体结构、晶格缺陷的类型与对材料力学性能的影响,并引入了先进的电子结构理论,包括能带理论、费米能级及其在导体、半导体和绝缘体分类中的作用。重点内容包括了对晶体生长动力学的深入探讨,以及如何通过热力学原理来预测相变过程的稳定性与路径。我们特别增加了关于高熵合金(High-Entropy Alloys, HEAs)的初步介绍,阐述了其无序性对稳定性的影响。 第二模块:结构-性能关系与力学行为(Structure-Property Relationships and Mechanical Behavior) 这是本书的基石之一。它不仅复习了经典的材料力学行为,如屈服、断裂韧性与疲劳,还深入探讨了先进的蠕变理论、超塑性现象以及不同加载速率下的动态响应。新的章节详细分析了梯度材料(Functionally Graded Materials, FGMs)的应力分布特性,以及界面在复合材料(Composites)中载荷传递效率的关键作用。对于聚合物部分,本书细致地描述了粘弹性行为、高分子链的缠结与松弛过程,并结合了动态机械分析(DMA)的数据解读方法。 第三模块:功能材料的原理与设计(Principles and Design of Functional Materials) 本模块聚焦于具有特殊物理、化学或生物活性的材料,代表了材料科学的前沿方向。 电学与磁学材料: 详述了铁电体、压电体的工作机理,重点解析了磁性材料(如永磁体、软磁体)的磁滞回线、居里温度与畴壁运动。针对现代电子器件需求,我们对自旋电子学(Spintronics)的原理进行了深入浅出的阐述。 光学与光电子材料: 覆盖了半导体光电器件中的能级匹配、发光机理(荧光与磷光),并新增了关于钙钛矿太阳能电池材料的挑战与机遇。 热电材料: 详细介绍了塞贝克效应、珀尔帖效应,以及如何通过优化材料的电子和晶格热导率来实现高ZT值(热电优值)。 第四模块:过程控制、合成与表征技术(Processing, Synthesis, and Characterization Techniques) 材料的宏观性能与其制造工艺息息相关。本模块全面梳理了从原材料到最终产品的过程控制。 热处理与相变控制: 阐述了扩散、析出、再结晶等关键热处理步骤对晶粒尺寸、取向和最终强度的影响。 先进制造技术: 重点介绍了增材制造(Additive Manufacturing,3D打印)中金属和陶瓷粉末的熔化与凝固行为,包括层与层之间的冶金结合问题。 表征技术: 不仅涵盖了常规的X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),还引入了更高级的技术,如透射电子显微镜(TEM)在原子尺度缺陷分析中的应用,以及聚焦离子束(FIB)在样品制备中的精确控制。 第五模块:可持续性与前瞻性主题(Sustainability and Forward-Looking Topics) 认识到全球对环境责任的要求,本模块将工程实践置于更广阔的可持续性背景下。 材料的生命周期评估(LCA): 探讨了从原材料开采到报废回收的能源消耗与环境影响。 生物材料与生物相容性: 讨论了植入式医疗设备所需的材料特性,包括降解速率、组织反应与表面改性技术。 智能与响应性材料: 聚焦于形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合物(SMP)以及自修复材料(Self-Healing Materials)的设计理念和实际应用案例。 本书特色: 1. 案例驱动学习: 每一章节后附有深入的“工程案例分析”,结合真实的工业问题,展示如何运用材料科学原理解决实际挑战。 2. 定量化分析: 大量采用数学模型和公式推导,帮助读者建立严谨的定量分析能力,而非停留在定性描述。 3. 图示丰富: 包含超过一千张原创或精修的示意图、相图和实验数据图表,极大地增强了概念的直观理解。 4. 面向未来: 重点突出了对量子点、二维材料(如石墨烯的后续材料)和新型催化材料的介绍,确保内容与学科发展同步。 《先进材料科学与工程:结构、性能与应用》 第二版,是材料领域学习者不可或缺的工具书,它不仅教授“材料是什么”,更关键的是揭示“材料如何被设计、制造并发挥作用”的科学与艺术。通过对本书的学习,读者将能够批判性地评估现有材料,并创新性地设计满足未来工程需求的下一代材料系统。 ---

著者信息

图书目录

图书序言

图书试读

用户评价

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说实话,这本书的公式推导过程,有时候真的让人抓狂。但正是这种严谨的推导,才让我们能够真正理解公式背后的逻辑。我记得在学习“压缩空气能量储存”(compressed air energy storage, CAES)系统的时候,它就详细地从能量守恒和热力学第一定律出发,推导出了整个系统的能量输入和输出关系。 这本书对于“流动机械”(fluid machinery)的讲解,也做得非常细致。它不仅介绍了离心泵(centrifugal pump)、轴流泵(axial flow pump)、压缩机(compressor)和涡轮机(turbine)等基本设备,还深入探讨了它们的工作原理、性能曲线以及效率分析。我记得书中有一个章节专门讲解了“气动效率”(aerodynamic efficiency)和“机械效率”(mechanical efficiency),以及如何通过优化叶片设计来提高设备的性能。对于我们以后可能从事的动力机械设计或者系统集成的工作,这些知识都是非常宝贵的。它还提供了很多实际设备的运行数据和性能图表,让我们能够将理论知识与实际工程参数进行对比。

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这本书啊,我得说,绝对是大学工程科系里面,许多同学们的“神圣”参考书之一!尤其像我们这种在台湾念书的,很多教授开课指定的就是这一本。老实说,一开始拿到这本《Thermodynamics: An Engineering Approach 9/e》,真的会觉得它厚度惊人,里面密密麻麻的公式和图表,感觉就像一本武功秘籍,让人既敬畏又有点想打退堂鼓。但随着课程的深入,我慢慢发现,这本教科书的价值所在。它不像有些书只是枯燥地罗列理论,而是花了大量的篇幅去解释“为什么”,以及这些理论在实际工程中是如何应用的。 举个例子,书中关于能量守恒(第一定律)的讲解,不只是给出那个经典的 $Delta U = Q - W$ 公式,而是从各种不同的系统(孤立、封闭、开放)出发,一步步引导读者理解能量如何在不同形式之间转化,以及在实际的锅炉、汽轮机、冰箱这些设备上是如何体现的。我印象特别深刻的是,它用了很多生活化的例子,比如汽车引擎的散热,或者我们家里的电热水器,来解释热力学原理。这种“接地气”的教学方式,让我们这些初学者不会觉得理论太遥远,更容易抓住核心概念。而且,它提供的例题都非常贴近实际,很多都是直接从工业界的案例改编过来的,解题步骤清晰,逻辑性也很强,跟着做一遍,感觉自己对热力学在工程上的应用就有了更深的体会。

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这本书的排版设计,老实说,对我这种经常在图书馆里泡着的人来说,是非常友好的。虽然它内容繁多,但章节的划分非常清晰,每个章节都有明确的标题和副标题,再加上大量的插图和图表,使得阅读的节奏感很好,不会让人感到过于疲劳。我尤其喜欢它在介绍新概念的时候,总是会先给出一个宏观的概览,然后再深入到细节,这种由宏观到微观的讲解方式,非常有助于我建立起完整的知识体系。 例如,在讲到“状态方程”(equation of state)这一部分时,它并没有直接丢给我们瑞利方程或者范德华方程,而是先从理想气体的基本假设讲起,然后解释为什么实际气体在某些条件下会偏离理想状态,再引入更复杂的模型来描述。在这个过程中,它穿插了大量的图示,比如p-v图、T-s图,这些图不仅直观地展示了物质的状态变化,还帮助我们理解了相变(phase transition)等现象。每次我遇到复杂的工程问题,比如设计一个压缩机或者涡轮机,都会不自觉地翻开这本书,查找相关的章节。它里面的表格数据也很详细,给出了各种常见物质在不同压力和温度下的热力学性质,这对于进行实际的工程计算来说,是不可或缺的宝贵资料。

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我必须说,我当初为了准备期末考,把这本书从头到尾“啃”了好几遍。尤其是在学习“热力学循环”(thermodynamic cycles)的那几章,简直是烧脑又过瘾。这本书对各种经典的循环,比如朗肯循环(Rankine cycle)、布雷顿循环(Brayton cycle)、奥托循环(Otto cycle)以及狄塞尔循环(Diesel cycle)等,都做了非常详细的推导和分析。它不仅展示了理想情况下的循环过程,还考虑了实际工程中不可避免的各种损耗,比如摩擦、换热损失、压降等等,并分析了这些损耗对循环效率的影响。 最让我印象深刻的是,它用了很多真实世界的设备作为例子,比如燃气轮机、蒸汽动力装置、内燃机等。它会从宏观的能量转换效率,一直讲到微观的燃烧过程和气流动力学。书中提供的计算题,很多都需要我们运用前面学过的能量守恒、熵增等原理,结合这些循环的特点进行分析。我记得有一道题,要求我们设计一个能够最大化某热力学循环效率的方案,需要考虑多个参数的优化。虽然当时做得很辛苦,但完成之后,真的觉得自己对热力学在能源工程中的应用有了非常深刻的理解。这本书就像一位经验丰富的工程师,一步步带着你走过设计的全过程。

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这本书还有一个让我非常赞赏的地方,就是它对“不可逆性”(irreversibility)和“损耗”(loss)的强调。很多初学者可能只关注系统的理想性能,但这本书却反复提醒我们,在实际工程中,各种损耗的存在会极大地影响系统的效率。 在讲解“能量分析”(energy analysis)的时候,它不仅要求我们计算能量的得失,还会引导我们去分析能量的“品位”(availability)或者“㶲”(exergy)。这是一种更高级的分析方法,能够帮助我们识别系统中能量“浪费”最严重的地方,从而更有针对性地进行优化。我记得书中有很多关于“㶲”平衡的例子,比如分析一个蒸汽动力装置的“㶲”损失,以及如何通过改进设计来减小这些损失。这种分析方法对于提高能源利用效率,减少环境污染,都具有非常重要的意义。它还提到了“第二定律分析”(second-law analysis),这为我们理解工程系统的极限性能提供了理论基础。

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这本书的英文原版,对我来说,一开始是有点挑战的。毕竟是工程类的专业书籍,里面的专业术语和表达方式都比较严谨。但是,一旦你克服了语言上的障碍,你会发现它在知识的深度和广度上,都做得非常出色。我特别欣赏它在介绍一些前沿概念时,会给出相关的文献引用,这为我进一步深入研究提供了方向。 例如,在讲解“化学热力学”(chemical thermodynamics)的时候,它不仅介绍了吉布斯自由能(Gibbs free energy)和平衡常数(equilibrium constant)等基本概念,还探讨了化学反应的驱动力、反应速率以及催化剂的作用。它用了很多实例,比如工业上重要的合成氨反应、电化学电池的工作原理等,来解释这些复杂的化学热力学原理。我记得书中有一章详细介绍了“相平衡”(phase equilibrium)的内容,对于理解物质在不同温度和压力下的相态变化,以及如何利用相图进行分析,都非常有帮助。对于我们工程专业的学生来说,能够理解和计算这些,对于材料选择、工艺设计都至关重要。

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在我看来,《Thermodynamics: An Engineering Approach 9/e》这本书最大的优点之一,就是它非常注重理论与实践的结合。它不会让你只是死记硬背公式,而是通过大量的案例研究和工程应用,来展示这些公式的实际意义。我记得我在学习“传热”(heat transfer)相关章节的时候,它就详细介绍了传导、对流、辐射这三种主要的传热方式,并给出了相应的计算公式。 书中有很多关于换热器(heat exchanger)的设计和分析的例子,比如板翅式换热器、管壳式换热器等。它不仅解释了这些换热器的基本结构和工作原理,还分析了影响换热效率的各种因素,如流体性质、流速、表面积以及材料的导热系数等。我曾经因为一个项目需要进行小范围的设备设计,就翻开了这本书,里面关于换热器热平衡的计算方法,以及如何估算传热系数的技巧,都给了我很大的启发。它还讲到了一些更高级的应用,比如热管(heat pipe)的工作原理,以及在电子设备散热中的应用。这种深度和广度的结合,让这本书不仅仅是一本教材,更像是一本实用的工程手册。

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我认为,《Thermodynamics: An Engineering Approach 9/e》这本书对于建立扎实的工程基础至关重要。我大三的时候,选修了一门关于“制冷与空调”(refrigeration and air conditioning)的课程,很多核心概念都源自于这本书。书中关于制冷循环(refrigeration cycle),比如蒸气压缩制冷循环(vapor-compression refrigeration cycle)的讲解,非常透彻。 它详细介绍了制冷剂(refrigerant)的选择标准,以及蒸发器(evaporator)、压缩机(compressor)、冷凝器(condenser)和膨胀阀(expansion valve)这四个主要部件的作用。它用T-s图和p-h图来清晰地展示制冷剂在循环中的状态变化,以及能量的吸收和放出。我记得书中还有一个章节专门探讨了“热泵”(heat pump)的工作原理,以及它与制冷机的主要区别。对于我们理解家庭中的空调、冰箱,以及工业中的冷库、冷冻设备,这本书都提供了非常深入的解释。它还讲到了吸收式制冷(absorption refrigeration)等其他制冷技术,让我们对整个领域有了更全面的认识。

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这本书的作者们,从他们的写作风格就能看得出来,是非常有经验的工程师和教育家。他们懂得如何将复杂的概念,用清晰、易懂的方式呈现给读者。我特别喜欢它在每章末尾提供的“总结”(summary)部分,会把本章的关键概念和公式提炼出来,方便我们复习。 而且,这本书的习题设计非常巧妙,很多题目都不仅仅是简单地代入公式,而是需要我们进行逻辑思考和工程判断。例如,它可能会给出一个不完整的设计方案,要求我们分析其潜在的问题,并提出改进建议。这种题目能够有效地培养我们的工程思维和解决实际问题的能力。我记得在学习“多组分系统”(multicomponent systems)的章节时,它就介绍了很多关于混合物热力学性质的计算方法,以及在化工、材料等领域中的应用。它还讲到了“相图”(phase diagrams)的绘制和解读,对于理解合金、聚合物等材料的性能至关重要。这本书就像一位经验丰富的导师,不仅传授知识,更引导我们如何思考。

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这本《Thermodynamics: An Engineering Approach 9/e》简直是“万用书”,放在图书馆里面,随便翻开一页,你都能找到跟工程领域息息相关的知识点。我记得我大二的时候,修了一门“热传学”的课程,虽然主讲的课本是另一本,但老师强烈推荐我们参考这本热力学的书,尤其是关于热力学第二定律的部分。当时我对熵(entropy)这个概念一直云里雾里,觉得它就是个“混乱度”的代名词,很不直观。但这本书的解释,用了好几种不同的角度,从可逆过程和不可逆过程的对比,到卡诺循环的效率分析,再到利用熵增来判断过程的方向性。它不仅仅是告诉我们“熵会增加”,更重要的是解释了“为什么会增加”,以及这种增加对工程系统有什么限制和影响。 其中有一章讲到“生命与热力学”,虽然有点哲学味道,但却给了我很大的启发。它解释了为什么生命体作为一个高度有序的系统,看似违反了熵增定律,实际上是依靠不断地从外界获取能量(比如食物)并向外界排放熵(比如热量和代谢废物)来实现自身有序的。这种跨领域的解读,让我觉得这本书不仅仅是讲物理化学的公式,更是在探讨一些更深层次的、关于世界运行的根本规律。而且,这本书的习题量真的非常可观,涵盖了从基础概念的巩固到复杂工程问题的分析,很多题目都需要我们综合运用好几章的知识才能解答。有时候,一道题做不出来,但如果回去仔细啃那本书对应的章节,往往就能豁然开朗,这种成就感是无与伦比的。

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