物理化學實驗

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郭偉明
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具体描述

  化工是一門實驗的科學,它結合了化學、物理、數學與工程,同時含有許多實驗與實習的課程。本書實驗教材的編寫考慮了學生的程度,包含豐富的圖表說明,以及詳細的格式提供學生參照,並以循序漸進的方式,啟發學生的學習動機,同時誘發學生學習的興趣。
 
  本書實驗內容如下:
 
  實驗 1 液體密度的測定,實驗 2 液體黏度的測定,實驗 3 液體蒸氣壓的測定,實驗 4 轉相點的測定,實驗 5 溶解熱的測定,實驗 6 活性碳吸附的測定,實驗 7 乙酸乙酯的水解反應速率,實驗 8 電導度測定酯類皂化反應速率,實驗 9 以電導度測定酯類的水解速率,實驗 10 pH 值與兩性電解質的解離常數,實驗 11 液體折射率的測定,實驗 12 利用旋光度測定蔗糖水解反應,實驗 13 凝固點下降測定莫耳質量。
 
  這些實作的課程,可以讓理論得以驗證,加深學習的認知,同時培養精湛的技能與分析能力。
好的,这是一份关于一本虚构图书的详细简介,该书名为《宇宙的低语:从量子泡沫到星系尺度的统一视野》。 宇宙的低语:从量子泡沫到星系尺度的统一视野 作者: 艾莉西亚·凡尔纳 (Alicia Varna) 出版社: 恒星轨迹科学出版社 (Stellar Trajectory Press) 页数: 896 页 开本: 16 开 导言:尺度鸿沟的桥梁 自古以来,人类便被两个看似毫不相干的领域深深吸引:微观世界中物质的神秘结构,以及宏观宇宙中恒星与星系的壮丽舞蹈。二十世纪的科学革命成功地分别描述了这两个极端——量子力学驯服了原子和亚原子粒子的概率海洋,而广义相对论则描绘了时空弯曲的宇宙剧本。然而,一个根本性的难题始终横亘在物理学家的面前:如何在这两个截然不同的描述体系之间架起一座坚实的桥梁? 《宇宙的低语:从量子泡沫到星系尺度的统一视野》正是对这一“尺度鸿沟”进行深入、全面而富有洞察力的探索。本书并非传统意义上的教科书,它是一部旨在为所有对宇宙终极规律抱有好奇心的读者,特别是那些已掌握基础物理学知识的进阶学习者和专业研究人员,提供新颖视角和综合理解的学术专著。作者艾莉西亚·凡尔纳,一位在理论物理学和宇宙学领域享有盛誉的学者,以其标志性的清晰阐述能力和对跨学科概念的深刻融合,将读者从最细微的普朗克尺度,一步步引导至观测宇宙的边界。 本书的独特之处在于,它不仅细致地回顾了标准模型的建立与局限性,更将焦点投向了那些试图弥合引力与量子之间分歧的前沿理论,并系统地考察了这些理论在观测宇宙学中的潜在印记。 --- 第一部分:微观世界的奇点——量子场与基本作用力 (第 1 章至第 18 章) 本部分聚焦于粒子物理学的核心成就及其内在的理论张力。 量子场论的基石: 作者首先对量子场论(QFT)进行了严谨的阐述,重点分析了费曼图在计算高阶修正中的应用,以及重整化程序的物理意义。不同于仅停留在数学工具层面,凡尔纳深入探讨了“有效场论”的思想,即物理学定律在特定能量尺度下的局域有效性。 标准模型的辉煌与裂痕: 详细描述了电磁力、弱核力和强核力的标准模型框架,包括希格斯机制如何赋予基本粒子质量。然而,本书没有回避标准模型的显著缺陷:它无法解释引力的量子性质,无法解释暗物质和暗能量的存在,也无法解释中微子质量的起源。 自旋与统计的深刻联系: 专门设立了一章探讨了自旋统计定理的普适性,并将其与空间维度的拓扑结构联系起来,为后续讨论高维理论作铺垫。 真空的能级难题: 凡尔纳对量子真空的零点能密度问题进行了长篇论述,揭示了理论计算值与宇宙学观测值之间惊人的 $10^{120}$ 倍的差异——这是物理学中最令人困惑的矛盾之一。本章旨在展示,这一差异不仅仅是计算错误,而是对时空本质理解的根本挑战。 --- 第二部分:宏观时空的几何——广义相对论的精妙结构 (第 19 章至第 35 章) 第二部分将视角拉升至引力的领域,探讨爱因斯坦理论的几何学基础及其在宇宙尺度上的宏大叙事。 黎曼几何与时空曲率: 深入讲解了微分几何在描述时空结构中的作用,特别是测地线方程和爱因斯坦场方程的物理意义。本书清晰地阐述了“物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动”这一核心哲学。 黑洞物理的极端疆域: 详尽分析了史瓦西、克尔等经典黑洞解,重点讨论了事件视界的热力学性质——霍金辐射的半经典推导及其对信息悖论的引申。 宇宙学的基本原理: 基于弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克(FLRW)度规,系统地推导了描述均匀、各向同性宇宙演化的动力学方程。本书对早期宇宙的暴胀模型进行了详细的梳理,并侧重于分析暴胀模型如何“平滑”了时空,并播下了结构形成的初始扰动种子。 引力波:时空涟漪的直接探测: 在引力波探测取得突破的背景下,本部分着重分析了双星系统并合过程中的数值相对论计算结果,以及这些数据如何限制了引力理论的非线性修正项。 --- 第三部分:跨越界限——统一理论的探索与展望 (第 36 章至第 50 章) 本书的第三部分是其价值的集中体现,它聚焦于当前物理学的前沿领域——寻求量子引力理论。 弦理论的几何化尝试: 凡尔纳对超弦理论(String Theory)进行了全面概述,从其对基本粒子表示为一维振动弦的直观概念出发,过渡到对超对称(Supersymmetry)和 $D$-膜的讨论。书中详尽分析了卡拉比-丘流形(Calabi-Yau Manifolds)在紧化多余空间维度中的关键作用,以及它们如何影响我们观测到的低能物理常数。 圈量子引力(LQG)的路径: 作为弦理论的有力竞争者,本书也深入介绍了圈量子引力。重点阐述了其如何通过将时空本身量子化——利用“自旋网络”和“自旋泡沫”来描述离散化的时空结构——来避免传统量子场论中的无穷大问题。特别讨论了LQG如何自然地在普朗克尺度上“反弹”而非塌缩成奇点(Loop Quantum Cosmology)。 全息原理与 AdS/CFT 对偶: 作者用大量的篇幅解释了“全息原理”这一革命性思想,即引力理论在一个维度上的描述可以等价于其边界上一个无引力的量子场论描述。AdS/CFT 对偶被视为解决强耦合量子场论问题的强大工具,并探讨了其在理解强相互作用物质(如夸克-胶子等离子体)中的应用。 暗面物质与暗能量的引力视角: 在统一理论的框架下,本书重新审视了暗物质和暗能量。作者探讨了修改的牛顿动力学(MOND)作为纯粹几何修正的尝试,以及作为量子修正项存在的“第五种力”的可能性。针对暗能量,则着重分析了“精质(Quintessence)”模型与宇宙学常数的区别,以及对修改引力(f(R) 理论)如何影响宇宙加速膨胀的考察。 --- 结论:未完待续的交响乐 《宇宙的低语》以一个开放性的结语收尾。它强调,尽管现代物理学取得了巨大的成就,我们仍处于对自然法则理解的黎明时分。本书旨在装备读者所需的知识和思维框架,以便他们能够理解并参与到这场对终极真理的追寻之中。它不是给出终极答案,而是清晰地绘制出通往答案的路线图,强调科学的进步源于对现有理论边界的不断质疑与精确检验。 本书配有丰富的数学附录,详细推导了关键的张量分析和群论基础,确保了读者在深入探讨前沿物理时,无需依赖其他参考资料。这是一部献给所有渴望在微观与宏观之间架设桥梁、聆听宇宙最深层“低语”的探索者的指南。

著者信息

图书目录

實驗1 液體密度的測定
實驗2 液體黏度的測定
實驗3 液體蒸氣壓的測定
實驗4 轉相點的測定
實驗5 溶解熱的測定
實驗6 活性碳吸附的測定
實驗7 乙酸乙酯的水解反應速率
實驗8 電導度測定酯類皂化反應速率
實驗9 以電導度測定酯類的水解速率
實驗10 pH值與兩性電解質的解離常數
實驗11 液體折射率的測定
實驗12 利用旋光度測定蔗糖水解反應
實驗13 凝固點下降測定莫耳質量

图书序言

图书试读

用户评价

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這本書的文字風格,我覺得很有學者的風範,穩重、精確,但又不會讓人感到遙不可及。它不像某些翻譯書,語氣生硬得像機器人在說話,這本的表達方式非常地道,讀起來很流暢。我特別留意了它對儀器操作的描述,這一點在化學實驗中至關重要。作者們顯然對實驗室的實際環境非常熟悉,他們描述的不是理想化的儀器,而是我們在學校實驗室裡真正會遇到的那些老舊或有時會出狀況的設備。例如,對於光譜儀的校準,它就特別提醒了幾個容易被忽略的關鍵步驟,這對我們這些剛接觸精密儀器的學生來說,簡直是及時雨。而且,書裡對於安全規範的強調,更是貫穿始終,讓你在專注於科學探索的同時,始終保持警惕,這份責任感是很難得的。整體而言,它成功地在學術的嚴謹性和實務的可操作性之間找到了完美的平衡點。

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我個人覺得,如果硬要挑剔一點的話,這本《物理化學實驗》的裝訂可以再加強一點。因為我常常需要把它攤開放在實驗台上,邊看邊操作,導致書脊的壓力比較大,有些頁面已經開始有點鬆動了。不過,這也側面證明了它的實用性有多高,我幾乎是每天都會用到它。在選用實驗主題上,這本書的廣度也讓我印象深刻,它涵蓋的範圍不只是基礎的滴定或熱力學測量,還涉及了一些比較前沿的膠體化學和電化學的實驗方法,這對於我們這些想在未來繼續深造的學生來說,提供了一個很好的視野。特別值得一提的是,它對不同測量方法的原理比較,比如如何選擇最適合當前實驗條件的分析技術,這部分論述得非常透徹,讓我學會了「選擇的藝術」,而不是盲目地套用公式。我認為這本書的價值遠超出了單純的實驗指導手冊的範疇,更像是一本實驗科學的入門聖經。

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這本書真是太棒了!我昨天拿到手,立刻就忍不住翻了起來。封面設計得很有質感,用色沉穩,給人一種專業又可靠的感覺,不像有些教科書花花綠綠,讓人一看就頭痛。內容編排上,作者的用心程度真的讓人很佩服。他們把一些複雜的概念拆解得非常細膩,即使是對基礎比較薄弱的同學來說,讀起來也不會覺得太吃力。尤其我很欣賞它在章節安排上的邏輯性,從最基本的原理到進階的實驗設計,循序漸進,讓人很容易跟上思路。而且,書裡的圖表畫得非常清晰,那些分子結構圖、能量曲線圖,都不是那種糊在一起看不懂的樣子,一看就能明白背後的物理化學意義。我特別喜歡它在每個單元後面都會附帶一些思考性的問題,這些問題不是那種標準答案式的填充題,而是真正能引導我們去思考實驗背後的科學原理,這對我準備期中報告幫助非常大。總體來說,這本書不只是工具書,更像是一位很有耐心的導師在身邊陪伴你學習,強烈推薦給所有正在為化學實驗頭痛的朋友們。

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說實話,我對這本《物理化學實驗》的評價是五顆星,但不是因為它是某個名校的指定用書,而是它真正解決了我長久以來的困擾。我以前在實驗室裡操作的時候,常常會遇到數據跟預期結果有出入,然後就一頭霧水,不知道是儀器問題還是操作細節沒抓好。這本書最讓我驚豔的地方,就是它花了相當大的篇幅去討論「誤差分析」與「數據處理」的部分。它不只是教你怎麼跑數據,更重要的是教你怎麼「解讀」數據背後的意義,以及如何科學地排除或量化不確定性。書中舉了很多真實的實驗案例,每個案例都搭配了詳盡的步驟說明和圖示,讓你彷彿身歷其境。我記得有一次我們要測某個反應的活化能,結果數據跑出來完全不合理,我翻了這本書,發現它對「溫度控制對動力學的影響」有非常深入的探討,馬上就意識到可能是我們的溫控設備有漂移,馬上回去調整,結果數據就漂亮了。這種實戰性,是其他理論課本完全給不了的。

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這本實驗書最讓我感到驚喜的地方,在於它對「為什麼」的深入探究。很多實驗書只告訴你「怎麼做」,但這本書會花心思去解釋「為什麼要這麼做」。舉例來說,當我們在做平衡常數的測定時,它不僅給了計算方法,更詳細闡述了統計熱力學中熵和吉布斯自由能之間的微妙關係,讓原本枯燥的數值計算瞬間變得有血有肉,充滿了物理圖像。這種強調概念建構而非純粹操作的教學方式,非常適合我們這種需要培養獨立研究能力的學習者。另外,書中的排版設計也值得稱讚,它巧妙地使用了不同字體和顏色區塊來區分「實驗步驟」、「安全警告」和「原理闡述」,這使得在實驗室的快速查閱變得極為高效,避免了在緊張的操作過程中因為找錯資訊而浪費時間或造成危險。總而言之,這是一本在深度和廣度上都極為平衡的優質教材,值得每一位理工科的學生仔細研讀。

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