热物理教与学随笔集 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘全慧，沈抗存 著

图书标签:

• 热物理
• 热力学
• 传热学
• 流体力学
• 工程教育
• 教学方法
• 教学反思
• 高等教育
• 理工科
• 随笔集

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030290236

版次：1

商品编码：10321360

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-10-01

页数：254

内容简介

《热物理教与学随笔集》是热物理学教学研究著作，是刘全慧、沈抗存两位教授在长期教学过程中，学习、研究、讲授热物理学相关课程时不断探究所获结果的集中展现。主要内容包括若干常见热物理现象及其解释、热物理中的一些基本概念、分子运动论和理想气体、热力学过程和相变、物系及其热力学函数、统计物理、涨落和涨落的准热力学理论等。基本涵盖了大学本科热物理教学过程中可能会遇到的概念性问题。《热物理教与学随笔集》另有两个附录：附录A为作者和王竹溪、deGennes等讨论热物理学的一些文献资料，附录B列出了尚未彻底解决的两个问题。
全书概念准确、分析透彻、简明易读、实用性强。对大学理工科各专业学生、物理类专业教师、相关领域的科研工作者都有参考价值。

目录

前言
第1章 若干常见热物理现象及其解释
1.1 与热物理学有关的一些日常现象
1.2 不能利用透镜聚焦辐射使物体升温到任意高温度
1.3 关于表面张力的两个演示实验及其解释
1.4 表面张力的几个问题
1.5 弯曲液面上的饱和蒸汽压

第2章 热物理中的一些基本概念
2.1 多原子分子与理想气体的微观模型
2.2 关于相的定义
2.3 新旧摄氏度的差别
2.4 焦耳实验和焦耳定律
2.5 焦耳定律与理想气体物态方程
2.6 范德瓦耳斯物态方程和理想气体状态方程的关系
2.7 一个似是而非的卡诺循环
2.8 热力学第一、二、三定律的独立性
2.9 逻辑循环论证一例
2.10 对《物理教学问题荟萃》（力学、热学）一书中若干提法的商榷
2.11 对“关于施特恩一格拉赫实验”一文的补注
2.12 关于化学势是否等于零的问题
2.13 玻尔兹曼分布的微小偏离所引起的微观状态数的变化
2.14 理想气体熵的正确表示式
2.15 八面体的各晶面的夹角不是直角

第3章 分子运动论理想气体
3.1 由玻意耳定律导出焦耳定律的一种尝试
3.2 重力场中的理想气体
3.3 重力场中地面处的分子数密度将随温度变化
3.4 一个关于大气压强的疑难问题及其解决
3.5 压强和内能密度之间的关系
3.6 关于分布函数极大值位置的讨论
3.7 泻流出来的气体分子不遵守麦克斯韦速率分布
3.8 对泻流过程的分析
3.9 范德瓦耳斯系数6的一种近似估算方法
3.10 实在气体压强与器壁性质无关的一个简易证明
3.1l 根据分子力求实在气体的压强和物态方程
3.12 液体的压强是怎样产生的
3.13 液体表面层中存在张力的一个证明
3.14 对穿过截面分子数的一种定性分析
3.15 穿过参考截面的分子自由程的平均值必定大于全体分子自由程的平均值
3.16 气体分子的各种平均值
3.17 气体输运过程的初级理论

第4章 热力学过程相变
4.1 理想气体的直线过程
4.2 理想气体在准静态过程中的吸放热和升降温
4.3 关于理想气体等温线和绝热线交点的讨论
4.4 对一道热学习题的讨论和解答
4.5 关于任意循环和实际热机的效率
4.6 也谈《熵的变化与热力学过程方程之间的联系》
4.7 焦耳系数和焦耳，汤姆孙系数以及焦耳实验和焦耳，汤姆孙实验中的温度改变量
4.8 气液间绕过临界点的转变
4.9 范德瓦耳斯气体的等面积法则
4.10 以温度和熵为参量的多方过程
4.11 利用温-熵图证明卡诺循环的效率最大
4.12 理想气体的绝热过程方程
4.13 多方过程及其相关的几个问题
4.14 空气对冰的饱和蒸汽压的影响
4.15 关于化学反应因某组元耗尽而终止的问题

第5章 物系及其热力学函数
5.1 麦克斯韦关系记忆法
5.2 磁介质系统的热力学方程及其麦克斯韦关系
5.3 对理想气体摩尔吉布斯函数的一个注记
5.4 单元二相系中的化学势
5.5 关于多元系的偏摩尔吉布斯函数
5.6 化学平衡常量探微

第6章 统计物理
6.1 最概然分布、微观状态数及其相关问题
6.2 论微正则系综中从能量曲面上计算理想气体的微观状态数
6.3 最概然分布与非孤立系
6.4 正则系综分布函数与孤立系统
6.5 理想玻色气体经绝热过程不可能发生相变
6.6 光子气的能量、热容量和压强
6.7 关于辐射场能量公式推导的一个讨论
6.8 电子气比热的近似估算
6.9 理想气体混合前后热力学量的改变和各种佯谬
6.10 氢的转动配分函数及其热力学性质
6.11 量子理想气体吉布斯定理的证明
6.12 弹球的玻色-爱因斯坦凝聚
6.13 一维谐振腔中理想玻色气体的热力学性质
6.14 负比热、相变以及粒子从势阱中溢出
6.15 二维伊辛模型矩阵解法中一个自旋矩阵表示的证明

第7章 涨落和涨落的准热力学理论
7.1 低温下热力学平衡态的一个普适判据
7.2 简单体系的温度涨落的发散问题
7.3 系综分布和它的小涨落近似
7.4 关于能量涨落的一个问题
7.5 有关涨落的一个问题
7.6 对一个涨落公式的订正
7.7 涨落的准热力学理论（一）
7.8 涨落的准热力学理论（二）
7.9 对孤立系涨落的讨论
附录
附录A
附录B
索引
后记

前言/序言

深入探索计算流体动力学的前沿与应用 图书名称：计算流体力学与传热：理论、方法与工程实践 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且兼具实践性的计算流体力学（CFD）与传热学领域知识体系。它不仅详尽阐述了支配流体运动和能量传递的基本物理定律和数学模型，更聚焦于现代工程应用中至关重要的数值求解技术及其在复杂工程问题中的实施细节。全书内容组织严谨，逻辑清晰，从基础理论到高级算法，再到实际案例分析，层层递进，力求构建一座连接理论与工程实践的坚实桥梁。 第一部分：流体力学与传热学的基本理论基础 本部分首先回顾了流体力学和传热学的基础原理，为后续的数值方法建立坚实的理论背景。 1. 连续介质假设与守恒定律的建立： 详细讨论了流体运动的连续性假设，并系统推导了牛顿流体的质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程）以及能量守恒（第一类和第二类热力学定律在流体中的应用）方程。特别关注了张量分析在描述应力状态中的应用。 2. 经典湍流模型概述： 深入探讨了湍流现象的复杂性，并对主流的湍流模型进行了详尽的比较和分析。内容涵盖了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方法，重点剖析了标准 $k-epsilon$ 模型、$k-omega$ 模型及其剪切修正版本（如SST模型）的数学结构、适用范围和局限性。同时，也对大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）的基本思想和计算挑战进行了介绍，为读者理解高保真模拟的可能性和难度奠定基础。 3. 传热机理的统一描述： 详细阐述了导热、对流和辐射三种基本传热方式。在对流传热部分，结合流场分析，讨论了边界层理论在自然对流和强制对流问题中的应用。对于辐射传热，引入了黑体辐射、灰体辐射以及复杂非灰体介质中的辐射换热计算方法，如离散坐标法（DOM）和蒙特卡洛法。 第二部分：计算方法的数学基础与离散化技术 本部分是本书的核心，集中于如何将连续的偏微分方程转化为可求解的代数方程组，这是CFD的核心技术所在。 4. 偏微分方程的数值处理： 详细讲解了扩散型、对流型和混合型偏微分方程的数值特性。重点分析了数值格式的稳定性、收敛性和精度。通过一维对流-扩散方程的求解，直观展示了迎风格式、中心差分格式和高阶格式（如QUICK格式）在处理对流主导问题时的差异和病态现象。 5. 有限体积法（FVM）的系统构建： 系统介绍了有限体积法的基本框架，强调其在保持物理量守恒性方面的优势。详细讲解了控制体积的构造、通量在界面上的计算，以及如何处理不同网格结构下的离散化过程。 6. 压力-速度耦合算法： 深入剖析了求解不可压缩流体（或低速可压缩流体）方程组时，压力与速度场耦合的关键挑战。详尽介绍了经典的SIMPLE算法及其改进版本（SIMPLE-C、PISO等）的迭代流程、压力泊松方程的构造与求解策略，包括代数多重网格（AMG）在加速求解中的应用。 7. 时间离散化策略： 讨论了瞬态问题的求解技术。对比分析了显式格式（如欧拉前向、龙格-库塔法）和隐式格式（如欧拉后向、Crank-Nicolson）的稳定性边界和计算效率，为选择合适的求解器提供了技术依据。 第三部分：网格生成与复杂几何体的处理 高质量的计算网格是精确模拟的前提。本部分专注于网格生成技术，尤其是处理复杂工程几何体的策略。 8. 网格划分技术概览： 介绍结构化网格、非结构化网格和混合网格的优缺点。重点探讨了非结构化网格（如四面体、多面体网格）在复杂外形和内部结构中的应用优势，并讨论了多面体网格相比传统四面体网格在数值计算效率上的提升。 9. 网格质量的评估与优化： 定义了衡量网格质量的关键指标，如正交性、伸缩比和雅可比行列式。介绍了适应性网格加密（AMR）和网格重构技术在捕捉流动分离区、激波和高梯度区域中的实际应用。 第四部分：工程应用与高级模拟案例 本部分将理论和方法应用于实际工程问题，展示CFD/CHT（计算流体力学与传热）在解决实际挑战中的能力。 10. 跨声速与高超声速流动模拟： 针对可压缩流动的特点，探讨了处理激波问题的数值技巧，如激波捕捉格式（如TVD格式、AUSM格式）的应用。通过机翼绕流或喷管膨胀流动的案例，演示了如何准确预测气动载荷和热环境。 11. 多相流与燃烧模拟： 概述了描述气-固、气-液、气-气多相流动的框架，包括欧拉-欧拉模型、欧拉-拉格朗日模型等。在燃烧模拟方面，介绍了反应流模型，如有限速率化学模型和涡流燃烧模型（Eddy Dissipation Concept, EDC），并结合实际燃烧室或内燃机模型进行案例分析。 12. 耦合传热（CHT）的实现： 详细阐述了流体域和固体域热交换的耦合计算方法。重点讨论了固液界面处的边界条件处理，如界面温度连续性和热流通量平衡。通过对复杂换热器或电子设备散热的实例，展示了如何精确评估热点分布和优化冷却效率。 13. 离线与在线优化： 介绍了如何将CFD模拟结果与设计优化流程相结合。讨论了基于伴随方程（Adjoint Method）的梯度计算方法，以及如何利用CFD分析结果指导参数化建模和拓扑优化，实现设计空间的高效探索。 本书内容覆盖了从基础理论推导到现代工程软件核心算法的全部要素，是流体力学、热力学、数值分析及相关工程专业研究生和专业工程师的理想参考书。它强调了对物理现象的深刻理解与对数值方法局限性的清醒认识，是掌握先进工程仿真技术的必备读物。

评分☆☆☆☆☆

从笔触来看，这位作者无疑是一位深谙“知行合一”之道的践行者。他的文字里没有那种高高在上的说教感，更多的是一种躬身入局后的深刻反思。我能真切地感受到，书中所探讨的每一个理论模型，都经过了作者本人在实际教学或研究中的反复锤炼与检验。他不仅告诉我们“是什么”，更重要的是，他深入探讨了“为什么会这样”以及“如何更好地去应用”。这种强调实践反馈和不断迭代的写作风格，让这本书具有了极强的生命力和指导性。它不仅仅是一本知识的陈述，更像是一份来自一线导师的“操作手册”与“避坑指南”，充满了务实而宝贵的经验总结，让人读后立刻就有“茅塞顿开”的冲动，想要拿起工具去实践一番。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我欣赏的一点，在于它对于“理解”二字的执着追求，远远超越了对“记忆”的简单要求。作者在多处篇幅中反复强调，真正的学习不是知识的搬运工，而是思维方式的重塑。他似乎非常反对那种死记硬背的填鸭式学习，转而推崇通过类比、想象和批判性思维去真正内化知识。这种强调内省和个人构建知识体系的理念，与我个人追求的深度学习不谋而合。整本书读下来，我感觉自己不光是获取了一些新的信息，更重要的是，我的思考方式似乎被轻轻地“拨正”了一下，变得更加注重逻辑的内在一致性和对事物本质的探究。这是一本能够真正“塑造”读者思维习惯的佳作，远非一般教科书可比拟。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者似乎有一种独特的叙事魔力，即便面对看似枯燥或高深的理论体系，他也能用一种非常生活化、甚至略带幽默的口吻去阐释。我尤其欣赏他那种“剥洋葱”式的讲解方法，层层递进，不急不躁，仿佛在跟一位老朋友娓娓道来一个复杂的概念。他不会直接抛出结论，而是先描绘一个场景，提出一个我们日常生活中可能遇到的困惑，然后自然而然地将理论引入，作为解决这个困惑的钥匙。这种叙事技巧极大地降低了阅读的门槛，让那些原本只存在于专业课堂上的概念，变得鲜活而可亲。读起来一点也不觉得费力，反而像是在听一位经验丰富的前辈分享他的独到见解和多年沉淀下来的心得体会。这种润物细无声的引导方式，才是真正高明的教育艺术的体现。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的结构安排极具匠心，它并非是那种简单的知识点堆砌，而是构建了一个内在的逻辑脉络，让每一篇看似独立的“随笔”都能互相呼应、彼此支撑。阅读过程中，我能清晰地感受到作者在引导读者建立一个完整的认知框架。有的章节像是奠定基础的“基石”，为后续的深入探讨铺平了道路；而有些章节则更像是精妙的“飞檐”，在扎实的理论之上展示了灵活的应用和创新的思考。这种布局上的错落有致，使得阅读体验充满了动态感，避免了长时间阅读同一主题带来的审美疲劳。我常常在读完一篇后，会下意识地回顾前面某个章节的内容，惊喜地发现它们之间早有伏笔，这种结构上的精妙配合，极大地提升了阅读的“回味价值”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是太吸引人了，封面那种带着淡淡复古感的色调，配上烫金的标题字体，让人一眼就能感受到一种沉淀下来的知识气息。我平时喜欢在周末的午后，泡上一杯热茶，蜷在沙发里翻看这类需要静心思考的书籍。这本书的纸张触感也相当不错，那种微微粗粝但又不失平滑的质地，拿在手里很踏实。更值得一提的是，排版非常讲究，字距和行距都把握得恰到好处，即便阅读时间较长，眼睛也不会感到过分疲劳。这种对细节的关注，往往能反映出作者和出版方对于内容本身的尊重。我还没来得及深究里面的具体论述，但光是这份用心准备的“外衣”，就已经让我对接下来的阅读充满了期待。它给我的感觉，就像走进一家老旧但藏书丰富的书店，空气中弥漫着墨香与木头的味道，让人不由自主地想慢下来，去探索其中蕴含的智慧。这本书的整体视觉体验，无疑是成功的第一步。

评分☆☆☆☆☆

丢失的望柱头恰好在中部位置，还不好判断其具体年代，从现场目测看，望柱大致为清晚期，或更晚时期的。但由于石质构件年代的判定比较复杂，需综合多方因素全面考证，仅凭图片或目测残迹，或有偏颇，最终的判断还要依据望柱的原件来研究鉴定。

评分☆☆☆☆☆

书不错，正版的,内容很好的

评分☆☆☆☆☆

一本好书,适合学生老师参考.

评分☆☆☆☆☆

市文物鉴定委员、石刻博物馆专家刘卫东介绍，涵虚堂月台护栏云龙望柱大致是三个时代的产物，分别是清中期、清晚期和解放后。其中，月台北部的石柱是清中期和晚期制作，雕工精细。而南部的石柱多是解放后的产物，雕工明显不如北部的。

评分☆☆☆☆☆

2月27日下午，颐和园南湖岛涵虚堂外一个望柱头丢失，一名安保人员正在查看情况。 新京报记者 郭铁流 摄

评分☆☆☆☆☆

文物局要求颐和园确认望柱头价值

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2月27日下午，颐和园南湖岛涵虚堂外一个望柱头丢失，一名安保人员正在查看情况。 新京报记者 郭铁流 摄

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专家认为或在北京就地销赃

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昨天（3月1日），北京市文物局就近期颐和园云龙纹石雕望柱头被盗事件做出指示：要求颐和园立即成立文物鉴定专家组，确定丢失柱头的年代、价值，调查结果及时上报市文物局。颐和园方面为了追寻旧柱头丢失线索，公布了寻物热线电话：62881144-6214，望广大市民和游客提供线索。目前，海淀警方已介入调查此案。