P05 / undergraduate

热力学

热力学围绕第一编 状态与能量、第二编 熵与不可逆性、第三编 热力学势与综合复习建立连续章节顺序。

结构
3 编 · 6
适合读者
适合已具备基础代数与函数知识、希望完成本科层次系统学习的读者。
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BEFORE READING

先修与记号

本册对象

用状态变量、热力学定律、熵和热力学势描述宏观过程。

先修教材

符号约定

  • 本册在首次使用时定义热力学专用符号,并区分标量、向量、算子与单位。
  • 同一符号出现多种约定时明确命名空间、假设和适用章节。

CONTENTS

完整目录

PART 01

第一编 状态与能量

第一编 状态与能量组织平衡态、状态方程与准静态过程、热力学第一定律与能量传递,形成连续的学习单元。

  1. 01

    平衡态、状态方程与准静态过程

    定义系统、环境、状态量和热平衡,区分广延与强度量,并用状态方程和过程路径描述准静态变化及其限制。

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  2. 02

    热力学第一定律与能量传递

    统一约定热与功的符号,由能量守恒建立封闭系统第一定律,分析定容、定压、等温和绝热过程以及热容与焓。

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PART 02

第二编 熵与不可逆性

第二编 熵与不可逆性组织热力学第二定律与 Carnot 循环、熵、不可逆过程与熵产生,形成连续的学习单元。

  1. 03

    热力学第二定律与 Carnot 循环

    比较 Kelvin–Planck 与 Clausius 表述,构造可逆 Carnot 循环,推导热机和制冷机效率上限及热力学温标。

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  2. 04

    熵、不可逆过程与熵产生

    由 Clausius 关系定义熵差,区分熵传递与内部熵产生,使用熵平衡分析自由膨胀、有限温差传热和耗散过程。

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PART 03

第三编 热力学势与综合复习

第三编 热力学势与综合复习组织自由能、Maxwell 关系与相平衡、响应函数、相变与热力学综合复习,形成连续的学习单元。

  1. 05

    自由能、Maxwell 关系与相平衡

    通过 Legendre 变换构造焓、Helmholtz 与 Gibbs 自由能,由全微分推导 Maxwell 关系和自发判据,并进入化学势与相平衡。

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  2. 06

    响应函数、相变与热力学综合复习

    围绕热力过程和相变联合使用状态方程、第一与第二定律、熵产生、自由能、响应函数和 Clapeyron 关系。

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综合练习

  • 每章安排定义辨析、推导计算和结果核验练习。
  • 本册末章安排跨 Part 综合题,并保留可复算的解题检查点。

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