圖書簡介
本書系統介紹了非平衡態熱力學在各個發展時期的主要基礎理論,包括線性熱力學、非線性熱力學、理性熱力學、內變數熱力學、廣延熱力學、理性廣延熱力學等分支。全書共分7章,以不可逆性為軸線將它們串在一起,指明了各個理論分支的優缺點及它們的先後傳承關係。書末附有一些必要的數學工具簡介。
本書可作為物理學、力學等專業研究生的專業基礎課參考書,也可供有關的科技人員參考。
作者簡介
艾樹濤,男,理學博士,現為山東臨沂大學理學院教授,臨沂市物理學會理事。1990-1994就讀於武漢理工大學,1996-1999就讀於安徽大學;1999-2002就讀于山東大學。編著《非平衡態熱力學概論》,在InTech出版的合著《Ferroelectrics》、《AdvancesinFerroelectrics》各編寫一章。另外發表SCI論文10多篇。1994-1996在濟南專用汽車廠工作,2002至今在臨沂大學工作。
第2版序
本書第1版由華中科技大學出版社於2009年12月出版,距今已有七年光景了。在這期間,本書被大多數重點大學、科研院所的圖書館收藏,並有著不俗的借閱率。但本書卻不可避免地存在著一些問題,如內容欠完善、語句不夠流暢、甚至謬誤不當等;這都在一定程度上影響著本書的正常使用,故作者本人下定決心將之修訂再版。
在新版中力爭保持原版敘述簡明扼要、系統性強等長處,只在一些必要的地方進行修訂。第4章“內變數熱力學”變動較大,增添了兩節“內變數和相變”、“演化問題和正則結構”;另外,由於原版第3章和第4章直接譯自一些語句較晦澀的外文資料,因此這兩章中語句不夠通暢,且伴有歧義產生;在新版中對其重新改寫,以求語句通暢。還有,改正了原版中的一些錯誤。
由於本書的主旨為對非平衡態熱力學在各個發展時期的主要理論進行簡明扼要的系統介紹,因此不可避免地要淡化處理很多重要問題。儘管這些問題也會被提及,但卻較少被正面闡述,如場與變分、穩定性等。另外,本書主要介紹理論框架,因此基本不涉及它們的具體套用。而非平衡態熱力學的套用具有非常豐富的內容,若要按領域劃分的話,基本上就是唯象論的幾大領域,像相變、滯後、波動、弛豫、擴散等。恐怕每一個具體領域都可寫成一本內容豐富的專著;自然地,讀者們也不會期望在本書中找到有關內容,而應該閱讀各專門領域的文獻。
非平衡態熱力學自產生至今已經歷了一個半世紀的艱苦發展,學說及流派紛呈,這不禁使人想起那個古印度寓言故事“瞎子摸象”;客觀地說,每種學說都“摸”中了非平衡態熱力學這個“大象”的一個側面、局部,從而得到了一個片面的認識;也許,如有可能將之統一起來,就能獲得關於非平衡態熱力學的完整認識。在此方面若本書能起到拋磚引玉的作用,當為學術之幸,而作者本人亦感到莫大欣慰。最後,感謝山東省自然科學基金項目對本書再版的支持,並歡迎讀者批評指正。
艾樹濤2016年10月1日
目錄
緒論從平衡態熱力學到非平衡態熱力學
第1章線性熱力學
1.1連續統物理基本平衡方程
1.1.1單組元體系
1.1.2多組元體系
1.1.3荷電體系
1.1.4熵平衡方程
1.2局域平衡熵流和熵產生
1.2.1局域平衡假設
1.2.2熵流和熵產生
1.3線性本構方程
1.4加於唯象係數上的約束
1.4.1熱力學第二定律的約束
1.4.2空間對稱性約束——居里原理
1.4.3時間對稱性約束——昂色格倒易關係
1.5最小熵產生原理定態的穩定性
1.5.1最小熵產生原理:熱傳導情形
1.5.2最小熵產生原理:熱傳導擴散化學反應情形
第2章非線性熱力學
2.1一般發展判據超熵產生
2.1.1一般發展判據
2.1.2超熵產生
2.2李雅普諾夫穩定性理論
2.3一般熱力學穩定性判據耗散結構
2.4線性及非線性熱力學的局限性
第3章理性熱力學
3.1基本假設和基本公理
3.1.1基本假設
3.1.2基本公理
3.2本構方程
3.2.1斯托克斯流體
3.2.2黏彈性材料
3.3“耗散”的解釋
3.4理性熱力學的局限性
第4章內變數熱力學
4.1預備知識
4.1.1經典非平衡態熱力學概要
4.1.2理性熱力學概要
4.1.3內變數熱力學的思想和概念
4.2不可逆過程和內變數
4.2.1非平衡及平衡狀態空間
4.2.2伴隨過程和狀態
4.2.3套用經典非平衡態熱力學
4.2.4耗散勢
4.3內變數和微結構
4.3.1高度不均勻體系
4.3.2內變數還是內部自由度?
4.4內變數和相變
4.5內變數熱力學還是廣延熱力學?
4.6演化問題和正則結構
第5章廣延熱力學(Ⅰ):基本理論框架
5.1熱傳導
5.1.1動機
5.1.2廣義吉布斯方程
5.2單組元黏性流體
5.3廣義熵流和熵產生
5.4線性化的流演化方程
5.5非平衡狀態方程:溫度
5.5.1熱力學第零定律及第二定律和溫度
5.5.2特定情況下的θ估算
5.5.3可選擇的廣義溫度定義
5.6非平衡狀態方程:熱力學壓強
5.7評論和展望
第6章廣延熱力學(Ⅱ):哈密頓程式相對論程式
6.1GENERIC程式
6.2可逆和不可逆運動學
6.2.1狀態變數x和可逆運動學L(x)
6.2.2不可逆運動學M(x)
6.3ET的控制方程
6.4相對論程式理論
6.5特徵速度
第7章理性廣延熱力學及其他
7.1理性廣延熱力學
7.1.1熱傳導
7.1.2黏性流體
7.2其他的非平衡態熱力學分支
7.2.1內可逆熱力學(endoreversiblethermodynamics)
7.2.2介觀理論(mesoscopictheory)
附錄A流場的描述及有關的導數
附錄B張量分析介紹
附錄C變分概念和歐拉方程
索引
參考文獻
後記