高等工程熱力學(第2版)（簡體書）

⑴ 以熱力學體系發展主線為全書編寫的脈絡，使學生學習思路明確，從體系編排上即可大觀領略這門科學的發展歷程。⑵ 內容在與本科教材《工程熱力學》承接的基礎上，適度體現高等的含意，有選擇地吸收了國內外教材中的精華和增添了新科研成果，基礎理論精練深刻，拓展內容豐富而不亂，一脈相承，觸類旁通。⑶ 注重了理論與科學實驗和工程應用相結合，介紹了流體工質熱力學性質的測試裝置和測試方法，應用熱力學理論分析、設計和改進蒸汽動力迴圈，氣體動力迴圈和制冷熱泵迴圈，引入工業界最新先進循環系統，體現了工程性，先進性和實用性。⑷ 本書特別注重創新能力的培養，這不僅體現於全書編寫的體系上，更體現在把著者的科研成果編入教材，啟發學生創新思維，例如熱物性推算，光譜輻射熱力學和製冷與熱泵迴圈等章節。⑸ 例題豐富，有助於學生更好消化所學理論；配有習題，供選用。⑹ 全書圖例豐富，插圖清晰；書末有附表1～9，提供了豐富的物性參數供學生做習題時選用，也可供工程技術人員參考。⑺ 本書編寫嚴謹規範，編輯品質好，版式設計合理美觀，印裝品質高。總之，本教材體現了基礎性，先進性，工程性，科研性，創新性，規範性等特點，是熱能、動力機械類研究生的一本新型優秀教材。本書是高等院校工科研究生教學用書，特別是培養有研究和創新能力的熱物理科學家和高級熱能工程師必修課程核心教材，列為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。本書融合了國內外有關優秀教材的精華內容，吸收了當前包括著者的科研成果，按基礎理論、實際應用、拓展創新的脈絡組織教材體系，全書共分6篇：熱力學基礎，流體工質的熱力性質，多組分系統的熱力學基礎，特殊系統的熱力學基礎，熱力迴圈，不可逆熱力學基礎。第一篇熱力學基礎篇濃縮了熱力學的經典理論，強化了能量品位概念，重點在於熱力學第二定律、熵和有效能的闡述。第三章，從客觀觀察到的二類自發過程：溫差傳熱的同種能量的傳遞遷移方向性和不同能量之間的轉化率不同，引出熱力學第二定律的克勞修斯和開爾文的兩種表述。用類比法，通過對應於體積功的兩參數壓力和體積與對應於換熱量的兩參數溫度和熵的對比，直觀地說明了熵是系統中顯示與熱量變化有關的廣延（示量）狀態參數。著重對學生容易模糊的熵參數的兩重性進行說明了，熵參數作為狀態參數，只與系統狀態有關與過程無關，另一方面又系統熱力變化過程不可逆性又要用孤立系的熵增來度量。熵參數的兩重性原因是系統的熵變既來源於系統與外界的能量交換，又產生於不可逆過程中高品位能衰變為低品位的熵增。利用熵參數，建立了熱力學第一定律和第二定律結合的熱力學基本關係式；通過孤立系熵變的計算，依據熵增值判斷過程的方向性、系統所處的狀態平衡態或非平衡態，度量過程的不可逆程度。在第四章，利用熵與溫度的乘積匯出了有效能的概念，表徵了熱能的品質，為全書各章的有效能分析奠定了基礎。第二篇流體工質的熱力性質篇順著科學研究的脈絡，展示了對工質性質研究從理論關係到實驗、計算和推算的全歷程。特別是第九章“流體工質熱力性質的推算”，闡述對應態原理，提出的通用對應態方程的判別規則和選擇對應態參數變換的方法，以尋求飽和液體焓的通用方程為例，突破了傳統的只以臨界點的參數為度量單位去變換其它熱力學的參數，壓力、溫度和體積等對應態參數變化法，提出用熱物性溫標，即用物質自身兩特徵點之間的溫度，例如臨界點與三相點或臨界點與標準沸點之間的溫度為描述該流體物質的熱物性溫度單位，取代熱力學溫標來整理各種物質的熱物性普遍規律，取得巨大成功，獲得了飽和液體焓、蒸發潛熱、飽和蒸氣焓、飽和液體密度、飽和蒸氣密度、飽和液體和飽和蒸氣熵和蒸氣壓等通用對應態方程。使學生認識到讀書的認知、傳承、批判與創新、發展的辨證關係。第三篇多組分系統、特殊系統的熱力學基礎篇拓展了熱力學研究領域，對多組分系統、磁介質系統、化學燃燒系統和輻射系統等進行了描述。該篇抓住不同特殊工質的熱力系功量對應的熱力參數不同的特點，通過與可壓縮氣體簡單熱力系的對比，迅速建立起特殊系統的熱力學體系。另外，在化學燃燒系統中增添了國內熱力學教材中缺乏的燃料有效能和燃燒不可逆損失的分析，使學生知道燃燒是強不可逆過程，燃料有效能損失很大。緊接著在第十六章對可避免燃燒的不可逆損失的燃料電池，即從化學能直接轉化為電能的原理和裝置，也作了簡單介紹，拓展了學生視野。最有特色和富有創造性的應屬第十七章“輻射熱力學基礎”，該章構建了熱輻射系的熱力學基本體系。由於熱輻射是以電磁波運動形式的輻射粒子為能量載體，它與有品質的任何工質熱力系都不同。為描述熱輻射系的熱力學關係，採用了國際上輻射粒子氣的摸型，極為簡練濃縮了統計熱力學的內容，說明了普朗克黑體光譜輻射力定律的匯出數理基礎，演繹了平衡態輻射粒子氣的各種熱力學關係；但輻射粒子氣理論不能解釋光合體系PSⅠ和PSⅡ產生葡萄糖的熱力學效率大於太陽表面溫度輻射熱量的卡諾熱機效率的實驗現象，導致光合作用是負熵過程的違背熱力學第二定律論點出現。其原因是輻射粒子氣或光子氣的理論是描述大量輻射粒子的平均作用適合於平衡態的理論。組成輻射粒子流的輻射粒子頻率極不相同，不僅其所含的能量大小不同，且能量的有效能率也隨頻率不同而不同。在第17章，提出了表徵光子能量品質的光子特徵溫度的新概念，匯出了光譜輻射力有效能運算式和光子熵常數，初步建立了光譜輻射熱力學理論基礎。第四篇熱力迴圈篇是應用篇，涉及蒸汽動力迴圈、燃氣迴圈和制冷熱泵，強調應用熱力學理論於實際，書中吸納了最新工程實例。第六篇其他篇是本書的未了篇和發展篇，主要介紹紹了不可逆熱力學基礎。其目的是試圖引導把熱力學與傳熱學有機地結合起來，探索有時間尺度的熱力學關係新特點。