目錄
原著者簡介
南策文序
謝建新序
John CMauro書評
原書前言
第1章 熱力學(xué)系統(tǒng)及其基本變量 1
1.1 引言 1
1.2 熱力學(xué)系統(tǒng) 2
1.3 熱力學(xué)變量 3
1.3.1 內(nèi)能 4
1.3.2 熵 5
1.3.3 體積 6
1.3.4 化學(xué)物質(zhì)的量 6
1.3.5 系統(tǒng)的勢 7
1.4 密度 10
1.5 廣度變量和強(qiáng)度變量 11
1.6 共軛變量對 12
1.7 經(jīng)典熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、非平衡熱力學(xué) 13
1.8 習(xí)題 14
參考文獻(xiàn) 15
第2章 熱力學(xué)第一和第二定律 16
2.1 熱力學(xué)狀態(tài)和狀態(tài)變量 16
2.2 熱力學(xué)過程 18
2.2.1 自發(fā)過程、自然過程和不可逆過程 19
2.2.2 可逆過程 19
2.3 熱力學(xué)系統(tǒng) 19
2.4 熱力學(xué)第一定律 20
2.4.1 孤立系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律 23
2.4.2 封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律 23
2.4.3 開放系統(tǒng)可逆過程的熱力學(xué)第一定律 24
2.5 熱力學(xué)第二定律 27
2.5.1 熱力學(xué)第二定律的定量表述 29
2.5.2 孤立系統(tǒng) 30
2.5.3 封閉系統(tǒng)的恒熵過程 31
2.5.4 封閉系統(tǒng)的恒熵、恒容過程 31
2.5.5 封閉系統(tǒng)的恒溫、恒容過程 32
2.5.6 封閉系統(tǒng)的恒熵、恒壓過程 32
2.5.7 封閉系統(tǒng)的恒溫、恒壓過程 32
2.5.8 開放系統(tǒng) 33
2.6 熱力學(xué)第一定律和第二定律小結(jié) 34
2.7 示例 36
2.8 習(xí)題 40
參考文獻(xiàn) 42
第3章 熱力學(xué)基本方程 43
3.1 熱力學(xué)基本方程的微分形式 43
3.2 熱力學(xué)基本方程的積分形式 44
3.3 狀態(tài)方程 45
3.4 獨(dú)立變量 46
3.5 熱力學(xué)基本方程的其他形式 46
3.6 不同形式熱力學(xué)基本方程的微分形式 47
3.7 對熱力學(xué)基本方程的理解 48
3.8 吉布斯–杜亥姆關(guān)系 50
3.9 用熵表達(dá)熱力學(xué)基本方程 50
3.10 包含不可逆內(nèi)部過程的熱力學(xué)基本方程 52
3.11 熱力學(xué)基本方程的通用形式 52
3.12 勒讓德變換 53
3.13 示例 56
3.14 習(xí)題 59
第4章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)導(dǎo)論 62
4.1 宏觀態(tài)和微觀態(tài) 62
4.2 熵和玻爾茲曼方程的統(tǒng)計(jì)解釋 63
4.3 系綜 64
4.4 配分函數(shù)和熱力學(xué)基本方程 65
4.5 熵和微觀態(tài)概率 68
4.6 示例 71
4.7 習(xí)題 77
參考文獻(xiàn) 80
第5章 從熱力學(xué)基本方程到熱力學(xué)性質(zhì) 81
5.1 熱力學(xué)能量函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù) 81
5.2 熱力學(xué)能量函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù) 82
5.2.1 熱容 83
5.2.2 壓縮系數(shù)或機(jī)械敏感度、模量 84
5.2.3 化學(xué)容 86
5.2.4 電容 86
5.3 體積熱膨脹系數(shù) 87
5.4 均勻晶體的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、電效應(yīng)和磁效應(yīng) 87
5.5 主要性質(zhì) 89
5.6 耦合性質(zhì) 92
5.7 導(dǎo)數(shù)與性質(zhì)關(guān)系的總結(jié) 93
5.8 示例 95
5.9 習(xí)題 97
參考文獻(xiàn) 99
第6章 熱力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系 100
6.1 麥克斯韋關(guān)系 100
6.2 幾種有用的熱力學(xué)性質(zhì)關(guān)系推導(dǎo)方法 103
6.3 麥克斯韋關(guān)系的應(yīng)用示例 104
6.3.1 壓熱效應(yīng) 104
6.3.2 等溫下體積對熵的影響 105
6.3.3 焦耳膨脹效應(yīng) 105
6.3.4 焦耳–湯姆孫膨脹效應(yīng) 107
6.3.5 格律乃森參數(shù) 108
6.3.6 晶體中耦合性質(zhì)的關(guān)系 109
6.4 耦合性質(zhì)關(guān)系小結(jié) 111
6.5 示例 112
6.6 習(xí)題 115
第7章 熱力學(xué)平衡態(tài)與穩(wěn)定性 118
7.1 最大熵原理 118
7.2 最小內(nèi)能原理 119
7.3 最小焓原理 120
7.4 最小亥姆霍茲自由能原理 121
7.5 最小吉布斯自由能原理 122
7.6 勢的平衡條件 123
7.7 勢的廣義平衡條件 125
7.8 熱力學(xué)場 125
7.9 熱力學(xué)平衡態(tài)穩(wěn)定性判據(jù) 126
7.10 習(xí)題 135
參考文獻(xiàn) 137
第8章 材料過程熱力學(xué)計(jì)算.138
8.1 恒容條件下熱力學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化 139
8.2 恒壓條件下熱力學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化 143
8.3 恒溫條件下熱力學(xué)性質(zhì)隨體積的變化 147
8.4 恒溫條件下熱力學(xué)性質(zhì)隨壓強(qiáng)的變化 150
8.5 熱力學(xué)性質(zhì)隨溫度和體積的變化 153
8.6 熱力學(xué)性質(zhì)隨溫度和壓強(qiáng)的變化 155
8.7 相變中熱力學(xué)性質(zhì)的變化 158
8.8 化學(xué)反應(yīng)中熱力學(xué)性質(zhì)的變化 164
8.9 示例 170
8.10 習(xí)題 186
第9章 構(gòu)建近似熱力學(xué)基本方程 191
9.1 熱力學(xué)基本方程的選擇 191
9.2 摩爾亥姆霍茲自由能關(guān)于溫度和摩爾體積的方程 192
9.3 化學(xué)勢關(guān)于溫度和壓強(qiáng)的方程 194
9.4 涉及相變的化學(xué)勢與溫度的方程 195
9.5 參考態(tài)的選擇 196
9.5.1 0K參考態(tài)下的摩爾亥姆霍茲自由能方程 196
9.5.2 以298K和1bar作為參考態(tài)的化學(xué)勢方程 198
9.6 包含多物理場效應(yīng)的熱力學(xué)基本方程 199
9.6.1 化學(xué)重力勢 200
9.6.2 電化學(xué)勢 201
9.6.3 包含表面效應(yīng)的化學(xué)勢 201
9.7 示例 203
9.8 習(xí)題 205
參考文獻(xiàn) 207
第10章 氣體、電子、晶體和缺陷的化學(xué)勢 208
10.1 理想氣體的化學(xué)勢 208
10.1.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、活度和逸度 209
10.1.2 理想氣體的化學(xué)重力勢 210
10.2 電子和空穴的化學(xué)勢 211
10.2.1 金屬中的電子 212
10.2.2 半導(dǎo)體和絕緣體中的電子和空穴 214
10.2.3 電子的電化學(xué)勢 217
10.2.4 摻雜或雜質(zhì)的電子俘獲態(tài)中的電子化學(xué)勢 218
10.3 愛因斯坦晶體和德拜晶體的化學(xué)勢 219
10.4 原子缺陷的化學(xué)勢 222
10.4.1 空位的化學(xué)勢 222
10.4.2 間隙原子的化學(xué)勢 226
10.4.3 弗侖克爾缺陷的化學(xué)勢 227
10.4.4 肖特基缺陷的化學(xué)勢 228
10.4.5 中性摻雜物的化學(xué)勢 229
10.5 示例 230
10.6 習(xí)題 232
參考文獻(xiàn) 233
第11章 單組分材料的相平衡 234
11.1 化學(xué)勢與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系 234
11.2 相變的熱力學(xué)驅(qū)動力 236
11.3 熱力學(xué)驅(qū)動力與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系 239
11.4 相變的類型 240
11.5 溫度–壓強(qiáng)相圖 241
11.6 吉布斯相律 243
11.7 克拉珀龍方程 244
11.8 克勞修斯–克拉珀龍方程及凝聚相蒸氣壓 246
11.9 相變溫度的尺寸效應(yīng) 249
11.10 朗道相變理論 250
11.11 示例 255
11.12 習(xí)題 259
參考文獻(xiàn) 262
第12章 溶液的化學(xué)勢 263
12.1 化學(xué)成分的表示 263
12.2 多組元溶液的熱力學(xué)基本方程 264
12.3 多組元溶液的化學(xué)勢熱力學(xué)基本方程 265
12.4 純組元混合物的化學(xué)勢 266
12.5 多組元溶液中組元的化學(xué)勢 267
12.6 由組元化學(xué)勢得到均相溶液的化學(xué)勢 268
12.7 由均相溶液化學(xué)勢得到組元的化學(xué)勢 269
12.8 固定成分下均勻溶液的化學(xué)勢 271
12.9 多組元系統(tǒng)的吉布斯–杜亥姆公式 271
12.10 溶液熱力學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)因子 273
12.11 杠桿定律 277
12.12 純組元混合形成溶液的化學(xué)勢變化 277
12.13 將純組元加入溶液的化學(xué)勢變化 279
12.14 將溶液加入到另一溶液的化學(xué)勢變化 280
12.15 溶液中沉淀的驅(qū)動力 281
12.16 兩相混合物的化學(xué)勢 282
12.17 0 K 時的穩(wěn)定性（凸包圖） 284
12.18 理想氣體混合物的化學(xué)勢 285
12.19 溶液中組元活度與其蒸氣壓的關(guān)系 286
12.20 拉烏爾定律與亨利定律 288
12.21 理想溶液的化學(xué)勢289
12.22 規(guī)則溶液的化學(xué)勢291
12.23 聚合物溶液的Flory–Huggins模型 292
12.24 溶液化學(xué)勢的Redlich-Kister展開式 293
12.25 滲透壓 294
12.26 固體溶液中組元的化學(xué)機(jī)械勢 295
12.27 溶液中組元的電化學(xué)勢 298
12.28 溶解度與顆粒尺寸的關(guān)系 298
12.29 界面偏聚 300
12.30 示例 305
12.31 習(xí)題 307
第13章 化學(xué)相平衡和相圖 311
13.1 從化學(xué)勢–成分關(guān)系獲得平衡態(tài) 311
13.1.1 單相固溶體 311
13.1.2 固溶體的混溶間隙 312
13.1.3 固–液兩相平衡 314
13.1.4 固–固兩相平衡 315
13.1.5 純固相和液相之間的平衡 316
13.1.6 共晶相平衡 316
13.1.7 化合物與固溶體之間的平衡 317
13.2 典型相圖 318
13.2.1 固–固不互溶的共晶相圖 318
13.2.2 固–液完全互溶的相圖 319
13.2.3 固–固有限互溶的共晶相圖 319
13.2.4 固–液有限互溶的包晶相圖 320
13.2.5 中間化合物 321
13.2.6 三元相圖 322
13.3 自由度數(shù)目——吉布斯相律 323
13.4 相分?jǐn)?shù)——杠桿定律 324
13.5 二元系統(tǒng)活度系數(shù)的估算 325
13.6 簡單相圖的計(jì)算 326
13.6.1 熔化溫度抑制 326
13.6.2 固–液完全互溶的二元相圖 327
13.7 習(xí)題 328
第14章 化學(xué)反應(yīng)平衡 331
14.1 反應(yīng)平衡 331
14.2 氧化反應(yīng)的埃林厄姆圖 334
14.2.1 O2標(biāo)度 336
14.2.2 H2/H2O標(biāo)度 338
14.2.3 CO/CO2標(biāo)度 340
14.3 示例 342
14.4 習(xí)題 343
第15章 能量轉(zhuǎn)化和電化學(xué) 345
15.1 最大功定理 345
15.2 熱機(jī)理論效率 345
15.3 光激發(fā)電子–空穴對產(chǎn)生電壓：光伏效應(yīng) 347
15.4 電化學(xué)反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)化 349
15.4.1 電極反應(yīng)和電極電勢 352
15.4.2 標(biāo)準(zhǔn)氫電極和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 354
15.4.3 電池反應(yīng)和電池電壓 355
15.4.4 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的標(biāo)準(zhǔn)電池電壓 357
15.4.5 電池電壓隨溫度的變化 358
15.4.6 化學(xué)成分差產(chǎn)生電壓 358
15.4.7 氣體分壓差產(chǎn)生電壓 359
15.5 習(xí)題 360
部分習(xí)題答案 363
索引 380
譯者記 384
譯者簡介 385