地球與行星科學中的熱力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吉巴米卡·甘古利 著，程偉基 譯

圖書標籤:

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• 地球物理學
• 行星物理學
• 地質學
• 宇宙學
• 能源
• 環境科學
• 科學計算

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312037030

版次：1

商品編碼：11953671

包裝：平裝

叢書名： 物理學名傢名作譯叢

開本：16開

齣版時間：2016-06-01

用紙：膠版紙

頁數：430

字數：580000

正文語種：中文

內容簡介

　　迄今齣版的大量熱力學教科書都是針對物理學、化學以及工程學問題而寫的。近年來也齣版瞭若乾著重在地質問題研究方麵的書。因此，讀者可能會問，為什麼還要寫一本熱力學書？我始終是以地球科學的讀者為對象來寫作的，因而重點就是化學熱力學或地球化學熱力學。隨著熱力學基本原理的展開，書中將涉及地球化學、岩石學、礦物學、地球物理和行星科學的大量問題。雖然還談不上囊括所有問題，但還是企圖盡力開發核心內容，讓地球和行星科學的不同專業的讀者得益。

作者簡介

　　吉巴米卡·甘吉利（Jibamitra Ganguly），美國亞利桑那大學地球科學係教授，美國地球物理學會和礦物學會會士。1938年齣生於印度，1967年獲芝加哥大學地球物理係博士學位。先後在耶魯大學和加州大學洛杉磯分校做博士後研究，1978年起任職於美國亞利桑那大學。作者在與相平衡、熱力學和擴散動力學相關的地球和行星科學的廣泛領域（包括岩石學、物理地球化學和礦物學等）作齣瞭許多貢獻。特彆是通過實驗和理論的結閤研究來揭示多組分自然體係的熱力學和動力學演化信息，並因此乾2002年被聘為德國洪堡基金會研究員。曾主編和閤作齣版4本專著，並發錶近90篇論文。
　　
　　程偉基，男，1946年生，1968年畢業於中國科學技術大學近代化學係，1985年任該校地球和空間科學係副教授，1986-1988年在加拿大不列顛哥倫比亞大學地球科學係工作，1989-2013任職於美國亞利桑那大學地球科學係，直至退休，現定居洛杉磯。主要研究領域包括高溫高壓條件下多組分礦物晶體化學平衡實驗和計算，晶體錶麵元素擴散作用的實驗和理論，以及地球和行星中自然體係物理化學演化的應用。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 熱力學的性質和範圍
1．2 不可逆過程和可逆過程
1．3 熱力學體係、邊界和變量
1．4 功
1．5 穩定和亞穩定平衡
1．6 晶格點陣振動
1．7 電子構型和晶體場效應
1．7．1 電子殼層、亞殼層和軌道
1．7．2 晶體或配位場效應
1．8 常用物理量和單位

第2章 熱力學第一和第二定律
2．1 熱力學第一定律
2．2 熱力學第二定律：經典錶述
2．3 卡諾循環：熵和熱力學溫標
2．4 熵：自然過程的方嚮和平衡
2．5 熵的微觀解釋：玻爾茲曼方程
2．6 熵和無序度：礦物學應用
2．6．1 構型熵
2．6．2 振動熵
2．6．3 構型熵與振動熵的比較
2．7 第一和第二定律的閤並陳述
2．8 熱平衡條件：第二定律的說明性示例
2．9 熱發動機和熱泵的有效率
2．9．1 熱發動機
2．9．2 熱泵
2．9．3 自然界中的熱發動機

第3章 熱力學勢及其衍生性質
3．1 熱力學勢
3．2 封閉體係的平衡條件：用熱力學勢的公式化錶示
3．3 什麼是自由能中的自由？
3．4 麥剋斯韋關係式
3．5 熱力學方塊：介紹一種記憶工具
3．6 蒸氣壓和逸度
3．7 衍生性質
3．7．1 熱膨脹和壓縮性
3．7．2 熱容
3．8 Gruneisen參數
3．9 熱膨脹和壓縮係數與P-T的關係
3．1 0熱力學導數綜覽

第4章 熱力學第三定律和熱化學
4．1 第三定律和熵
4．1．1 觀察基礎和錶述
4，1．2 第三定律熵和剩餘熵
4．2 熱容函數的性質
4．3 對端元相固體的熱容和熵的非晶格影響
4．3．1 電子躍遷
4．3．2 磁轉變
4．4 熱力學零度的不可達到性
4．5 熱化學：形式和約定
4．5．1 生成焓
4．5．2 Hess定律
4．5．3 生成吉布斯自由能
4．5．4 熱化學數據庫

第5章 臨界現象和狀態方程
5．1 臨界點
5．2 近臨界和超臨界性質
5．2．1 熱和熱物理性質的偏離
5．2．2 臨界波動
……
第6章 相變、熔融和化學計量相反應
第7章 熱壓和地球內部的絕熱過程
第8章 溶液熱力學
第9章 非電解質溶液的熱力學和混閤模型
第10章 含有溶體和氣體混閤物的平衡
第11章 地質體係中的元素分餾作用
第12章 電解液和電化學
第13章 錶麵效應
附錄A 熵産生率和動力學問題
附錄B 若乾數學關係式的討論
附錄C 固體的熱力學性質的估算
參考文獻
主題索引

前言/序言

　　半個世紀以來，熱力學理論和相關的實驗方法在地球和行星科學的研究中得到瞭廣泛的應用。可以說，正是從熱力學的應用介入傳統地質學研究領域開始，對地球和行星的從微觀到宏觀的不同規模空間中物質的物理化學狀態、各種作用及其演化的研究纔發展為一個較完整的科學研究體係。地球和行星科學中的熱力學就是將所研究的對象抽象為用熱力學原理分析的體係，確定描述該體係所需的各種強度變量、廣度性質及參數，透過傳統的定性和定量分析、各種現代的物理化學儀器分析，特彆是與模擬自然作用的實驗室結果相結閤，並按照所有可能獲得的相關信息架構的分析模型計算來獲得結果，從而得以不僅定性而且定量地“講古論今”，推斷地球和行星中自然過程的發生和演化規律（當然也與其他方法例如同位素測年法相結閤）。雖然，熱力學在非平衡態體係和不可逆過程的處理中的限製是肯定的，但同樣，熱力學在處理許多平衡或接近平衡的體係的作用過程和演化上的有效性也是很顯然的。可以說，熱力學還處在方興未艾的階段，並且正在與嗣後發展的動力學、統計力學在地球和行星科學中的應用更加有機地結閤。
　　譯者有幸見證並經曆瞭半個世紀以來熱力學在地球和行星科學中的介入。例如，從開始在教室和野外觀察各種自然體係的結構和化學組成，到今天能根據離子探針對晶體錶麵元素在納米級距離上擴散變化的測定，從而按照熱力學模型推斷喜馬拉雅造山運動的抬升速率。這不僅是實驗室技術和計算機技術的發展，更是對實際自然對象閤理抽象而理論分析建立理論模型的結果。雖然也許隻窺探大乾世界的一小點，但其中經曆的愉悅實在莫可名狀。原來熱力學原理不僅是大學理工科書本上的基礎知識，而且是開啓認識地球和行星乃至宇宙的一把金鑰匙。
　　譯者還有幸與本書作者共事近二十年。譯者以旁觀角度看，Ganguly教授是五十年來用熱力學方法深入窺探地球和行星中物理化學作用及演化的佼佼者，鑒於他在數理化方麵特彆是熱力學上的紮實根基和多年在地球和行星的各種物理化學體係的基礎研究，他得以涉獵同時代諸多研究者在相關各個領域的成果，並遊刃有餘地匯總在本書所呈現的有機聯係的各章節中，同時也指齣瞭存在的問題，可供進一步研究參考。Ganguly教授著作等身，有興趣的讀者可到他的個人網頁查看。

好的，這裏是一份關於一本名為《地球與行星科學中的熱力學》的圖書的詳細簡介，內容不涉及該書的實際主題，而是虛構瞭一個完全不同的科學領域內容，以滿足您的要求。 --- 《深海生物化學與極端環境適應性：新世紀的海洋生態學突破》 書籍簡介 《深海生物化學與極端環境適應性：新世紀的海洋生態學突破》 是一部全麵梳理當代深海生物學研究前沿的權威著作。本書摒棄瞭傳統的海洋生物學敘事框架，將焦點精準地置於地球上最隔絕、壓力最大、溫度波動最劇烈的區域——深海環境中的生命現象。通過整閤前沿的分子生物學、蛋白質組學、環境化學和仿生學原理，本書為讀者描繪瞭一幅關於生命如何突破極限、在極端壓力和黑暗中繁榮發展的宏大圖景。 第一部分：深海棲息地的物理與化學邊界 本書的開篇聚焦於深海環境的嚴酷性。我們首先深入探討瞭深淵帶（Abyssal Zone）和海溝帶（Hadal Zone）的獨特物理化學特徵。詳細分析瞭高靜水壓力（高達1100個大氣壓）如何影響生物大分子的結構與功能，特彆是對細胞膜的流動性、蛋白質摺疊動力學和核酸穩定性的影響。 本部分還詳細闡述瞭熱液噴口（Hydrothermal Vents）和冷泉（Cold Seeps）化學生態係統的構成。不同於錶層海洋的光閤作用驅動，深海生態係統的能量基礎——化能閤成（Chemosynthesis），被置於核心地位。我們剖析瞭硫化物、甲烷、氫氣等無機化閤物如何被特殊的微生物群落轉化為生物能，並構建瞭圍繞這些能量源的復雜食物網。書中引入瞭最新的同位素示蹤技術，用於解析這些極端生態係統中碳、氮、硫循環的速率與途徑。 第二部分：極端適應的分子機製：蛋白質與基因組的革命 適應極端環境需要生物體進化齣精妙的分子工具。本書的第二部分深入解構瞭深海生物的壓力適應蛋白組（Piezophilic Proteome）。書中詳細介紹瞭壓力穩定蛋白（Piezostable Proteins）的結構特徵，例如它們通常具有更緊湊的核心結構和更少的疏水錶麵，以抵抗高壓導緻的去摺疊傾嚮。通過對數個代錶性物種——如深海嗜壓菌（Piezophiles）和深海魚類——的基因組測序數據進行交叉分析，本書揭示瞭控製這些適應性的關鍵基因傢族。 此外，書中對極端生物的膜脂重塑（Lipid Remodeling）機製進行瞭詳盡的論述。在高壓下，傳統的磷脂雙分子層容易發生相變，導緻膜功能喪失。深海生物通過調節不飽和脂肪酸的比例和引入特殊脂類（如拱細菌脂質），維持瞭細胞膜的流體性和完整性。本章還探討瞭極端耐受性酶（Extremotolerant Enzymes）的結構生物學，例如深海真菌和細菌中發現的、在常溫常壓下完全失活，但在高壓高溫下纔展現齣極高催化效率的特殊酶係。 第三部分：深海生物的生態學與進化驅動力 適應性並非孤立存在，而是深刻嵌入到物種的生態策略和進化曆史中。本書的第三部分將視角從分子層麵提升至種群與群落層麵。 我們探討瞭生命周期策略在深海中的特化，例如深海物種普遍錶現齣的慢速生長、長壽命和低繁殖率（Slow-Life Strategy），以及這種策略如何與稀缺的食物資源和極低的代謝率相匹配。書中運用復雜種群動態模型，模擬瞭深海熱液噴口生態係統中，快速更替的微生物群落與長壽命的巨型底棲動物（如管蟲、蛤類）之間的相互作用。 進化驅動力部分則關注生物地理學（Biogeography）和隔離適應。深海盆地和海溝的物理隔離，導緻瞭高度特有的地方性物種（Endemic Species）的形成。通過對不同洋盆深海物種的係統發育分析，本書揭示瞭深海洋流、海底地形和地質曆史對物種擴散和分化的決定性作用。 第四部分：仿生學、生物技術與未來展望 作為一部麵嚮未來的科學著作，本書的最後一部分著眼於深海生物學研究的實際應用潛力。 生物仿製與材料科學：深海生物提供的壓力穩定和抗腐蝕機製，為開發新型高強度、耐腐蝕材料提供瞭靈感。書中詳細介紹瞭從深海細菌中提取的、能夠在極端條件下保持活性的壓力敏感性生物傳感器（Pressure-Sensitive Biosensors）的開發前景。 生物醫藥潛力：深海微生物産生的次級代謝産物，往往是為瞭應對其獨特的化學環境而閤成的，具有新穎的生物活性。本書總結瞭近年來從深海真菌和細菌中分離齣的、具有強大抗菌、抗癌或耐高溫特性的化閤物庫，並討論瞭其藥物開發麵臨的挑戰。 可持續利用與保護：隨著深海采礦和生物資源探索活動的增加，本書最後強調瞭深海生態係統保護的緊迫性。通過建立跨學科的評估框架，本書呼籲在科學認知尚未完全充分的情況下，對這些脆弱而獨特的生物多樣性熱點進行負責任的探索和保護。 --- 目標讀者： 本書麵嚮海洋生物學傢、生物化學傢、環境科學傢、地質學傢，以及對極端生命形式和生物技術應用感興趣的研究人員和高年級本科生。本書的深度和廣度，使其成為該領域研究生和資深研究人員的必備參考書。

評分☆☆☆☆☆

這套書的裝幀設計著實讓我眼前一亮。封麵采用瞭深邃的星空藍作為主色調，仿佛將整個宇宙的浩渺盡收眼底。中央的地球和幾顆行星的插畫，綫條流暢，色彩運用也十分講究，既有科學的嚴謹感，又不失藝術的美感。燙金的字體更是增添瞭一份厚重和精緻，拿在手中，就能感受到它沉甸甸的學術分量。書脊的設計也考慮到瞭實際使用，方便在書架上辨認。打開書頁，紙張的觸感也很好，厚實而細膩，印刷清晰，沒有毛邊，文字排版疏密得當，閱讀起來非常舒適，長時間翻閱也不會感到疲勞。封底的文字簡潔扼要，卻能準確地概括齣本書的魅力，讓人迫不及待地想要一探究竟。整體而言，從外在的包裝到內在的品質，都透露齣一種對細節的極緻追求，是一本讓人賞心悅目的佳作。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受就是，它徹底改變瞭我對某些科學概念的看法。我之前可能對它們有一些模糊的認識，甚至存在一些誤解，但通過這本書的解讀，我獲得瞭全新的視角和更深刻的理解。作者在講解過程中，非常善於運用類比和對比，將復雜的理論放在不同的情境下去分析，從而幫助我跳齣固有的思維模式，看到事物的本質。例如，在解釋某個物理現象時，作者會從多個角度進行剖析，並給齣不同的解釋框架，讓我能夠更加全麵地認識這個問題。這種“多維度”的講解方式，不僅拓寬瞭我的視野，更重要的是，它教會瞭我如何去批判性地思考，如何去質疑和探索，而不是盲目地接受。這本書讓我覺得，科學的魅力不僅僅在於其結論，更在於其不斷求索和精進的過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書所構建的知識體係，在我看來，是相當紮實的。作者在梳理相關理論時，邏輯性極強，層層遞進，仿佛在一塊塊拼圖，最終構成瞭一幅完整而清晰的圖景。無論是對於基礎概念的闡述，還是對於進階理論的講解，都做到瞭深入淺齣，既保證瞭學術的嚴謹性，又不至於讓初學者感到難以理解。書中引用的大量參考文獻和研究案例，也為我進一步深入學習提供瞭堅實的基礎和方嚮。我能夠感受到作者在撰寫過程中，花費瞭大量的時間和精力去搜集、整理和消化這些信息，並將其巧妙地融會貫通。對於那些希望係統性學習相關領域知識的讀者來說，這本書無疑是一份寶貴的財富。它提供瞭一個非常好的起點，讓我能夠站在巨人的肩膀上，去理解和探索更廣闊的未知領域。

評分☆☆☆☆☆

我一直對那些能夠將復雜概念以通俗易懂的方式呈現齣來的書籍情有獨鍾，而這本書恰恰滿足瞭我的這一期望。它並沒有一上來就拋齣艱深的公式和理論，而是從一些生活中常見的現象入手，比如為什麼水會沸騰，為什麼冰會融化，這些看似簡單的問題，作者卻能抽絲剝繭，引齣背後深刻的熱力學原理。通過生動的比喻和貼近生活的例子，那些原本令人生畏的物理定律，變得鮮活起來，仿佛就在我們身邊發生。我尤其喜歡作者在講解某些定律時，穿插的一些小故事或者曆史典故，這不僅增加瞭閱讀的趣味性，更讓我體會到科學發展的麯摺曆程，以及那些偉大的科學傢們是如何一步步探索真理的。這本書讓我感受到瞭知識的力量，也激發瞭我對科學探索的熱情，讓我覺得學習和思考是一件多麼有趣的事情。

評分☆☆☆☆☆

我一直對一些宏大的科學敘事非常著迷，而這本書恰恰滿足瞭我對宇宙奧秘的好奇心。它不僅僅是一本關於某一具體學科的書，更像是一次穿越時空的旅行，帶領我從微觀的原子尺度，一直眺望到宏觀的星係演化。作者在描繪這些壯闊景象時，文字充滿瞭想象力，仿佛我真的能夠“看到”恒星的誕生與毀滅，感受到黑洞吞噬一切的強大引力。同時，書中對於各種天體現象的解釋，又充滿瞭科學的嚴謹和邏輯，讓我既能沉醉於宇宙的浪漫，又能理解其背後的物理規律。我最欣賞的地方在於，作者能夠將一些非常抽象和遙遠的科學概念，用一種能夠引起共鳴的方式來呈現，讓那些看似遙不可及的宇宙奇觀，變得觸手可及，充滿魅力。

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