目錄
前言
緒論 1
第1章 非平衡態(tài)線性熱力學理論概述 7
1.1 非平衡態(tài)線性熱力學理論的建立 7
1.1.1 不可逆過程理論——唯象定律 7
1.1.2 不可逆性判據(jù) 8
1.1.3 熵增率和線性方程 9
1.2 昂薩格定理及其證明 12
1.2.1 昂薩格定理 12
1.2.2 漲落理論 12
1.2.3 昂薩格倒易關系 14
1.3 非平衡態(tài)熱力學的基本假設 16
1.3.1 局部平衡假設 16
1.3.2 熵增率不為負數(shù) 17
1.3.3 “通量”和“力”之間呈線性關系 17
第2章 守恒方程 18
2.1 質(zhì)量守恒方程 18
2.1.1 化學反應的質(zhì)量守恒 18
2.1.2 既有化學反應又有傳質(zhì)過程的質(zhì)量守恒方程 21
2.1.3 質(zhì)心速度為v的質(zhì)量守恒 (觀察者在質(zhì)心坐標上) 22
2.1.4 以質(zhì)量分數(shù)表示的質(zhì)量守恒方程 23
2.1.5 局部量對時間的全微商 24
2.2 運動方程 24
2.2.1 運動方程 24
2.2.2 質(zhì)心運動的動能平衡方程 25
2.3 勢能平衡方程 26
2.4 能量守恒方程 27
2.4.1 總能量守恒方程 27
2.4.2 內(nèi)能平衡方程 28？
第3章 熵定律與熵平衡 29
3.1 熱力學第二定律 29
3.1.1 熱力學第二定律的局部表示 29
3.1.2 單位質(zhì)量的熵對時間的全微商 30
3.2 熵平衡方程 30
3.2.1 吉布斯方程 30
3.2.2 熵平衡方程 31
3.3 熵產(chǎn)生的其他表達式 33
3.3.1 不同熱流定義下的熵產(chǎn)生 33
3.3.2 含有熵流項的熵產(chǎn)生 34
3.4 動能的擴散 35
3.4.1 新內(nèi)能定義下的熵平衡方程 35
3.4.2 熵平衡方程的具體表達式 36
第4章 唯象方程和唯象系數(shù) 37
4.1 唯象方程 37
4.1.1 居里定理 37
4.1.2 唯象方程的表達式 37
4.1.3 獨立的唯象系數(shù) 39
4.2 對唯象系數(shù)的限制 40
4.2.1 熱力學第二定律對唯象系數(shù)的限制 40
4.2.2 居里定理對唯象系數(shù)的限制 42
4.3 考慮黏滯現(xiàn)象的熵增率和唯象方程 44
4.3.1 考慮黏滯現(xiàn)象的熵增率 44
4.3.2 考慮黏滯現(xiàn)象的唯象方程 47
4.3.3 其他形式的熵增率和唯象方程 48
4.4 傳輸原理——非平衡態(tài)流體熱力學 49
4.4.1 考慮耦合效應的質(zhì)量守恒方程 50
4.4.2 考慮耦合效應的運動方程 51
4.4.3 考慮耦合效應的內(nèi)能平衡方程 52
第5章 恒定狀態(tài) 55
5.1 力學平衡 55
5.2 最小熵增率原理和定態(tài)的穩(wěn)定性 56
5.2.1 最小熵增率的狀態(tài)是恒定狀態(tài) 56
5.2.2 定態(tài)的穩(wěn)定性 59
5.2.3 定態(tài)的級 60？
5.3 不具有最小熵增率的恒定狀態(tài) 61
5.4 定態(tài)中的熵流 63
第6章 非平衡非線性熱力學 65
6.1 遠離平衡體系的唯象方程 65
6.2 遠離平衡態(tài)的非線性熱力學 68
6.2.1 恒溫體系的反應-傳質(zhì)方程 68
6.2.2 非恒溫體系的反應-傳質(zhì)方程 69
6.3 遠離平衡的體系的性質(zhì) 70
6.3.1 一般發(fā)展判據(jù) 70
6.3.2 超熵增率 73
6.3.3 遠離平衡體系狀態(tài)的穩(wěn)定性——耗散結構 76
6.4 體系定態(tài)穩(wěn)定性判據(jù)的應用 80
6.4.1 只存在擴散的體系 80
6.4.2 只存在單一化學反應的體系 82
6.4.3 既有擴散又有單一化學反應的體系 84
6.5 非平衡體系發(fā)生不可逆過程的穩(wěn)定和失穩(wěn)的判定 87
第7章 不連續(xù)體系的守恒定律和唯象方程 89
7.1 守恒定律 89
7.1.1 質(zhì)量守恒 90
7.1.2 能量守恒 92
7.2 熵定律與熵平衡 94
7.2.1 熵增率 94
7.2.2 兩種特殊體系的熵增率 97
7.3 唯象方程與昂薩格關系 98
7.3.1 不受外力，有化學反應發(fā)生的n元體系 99
7.3.2 存在靜電力，溫度、濃度均勻的無化學反應發(fā)生的n元體系 106
7.4 遠離平衡體系的唯象方程 109
7.4.1 不受外力，有化學反應發(fā)生的n元體系 109
7.4.2 存在靜電力，溫度、濃度均勻的無化學反應發(fā)生的n元體系 111
第8章 熱傳導與擴散 112
8.1 熱傳導 112
8.1.1 近平衡體系的熱傳導 112
8.1.2 遠離平衡體系的熱傳導 113
8.2 擴散 114
8.2.1 擴散流量和唯象方程 114？
8.2.2 遠離平衡狀態(tài)的擴散 118
8.2.3 菲克定律 119
8.2.4 菲克定律的推廣 122
8.3 二元系中的擴散 122
8.3.1 唯象方程和擴散系數(shù) 122
8.3.2 封閉體系中的擴散——菲克第二定律 124
8.4 多元體系中的擴散 130
8.4.1 選擇不同參考速度的擴散流量 130
8.4.2 菲克第二定律 131
8.4.3 在三元系中的應用 133
8.5 索瑞效應 (熱擴散) 和杜伏效應 133
8.5.1 索瑞效應和杜伏效應簡介 133
8.5.2 在二元系中的應用 135
第9章 化學反應的耦合 138
9.1 化學反應的進度 138
9.1.1 單一化學反應的進度 138
9.1.2 多個化學反應共存的多元系中化學反應的進度 142
9.2 化學反應耦合的熱力學 145
9.2.1 濃度以質(zhì)量分數(shù)表示 145
9.2.2 濃度以物質(zhì)的量濃度表示 147
9.3 化學反應耦合的動力學 149
9.3.1 濃度以質(zhì)量分數(shù)表示的動力學方程 149
9.3.2 濃度以物質(zhì)的量濃度表示的動力學方程 150
9.4 在多個子體系中，獨自進行化學反應的耦合的動力學 153
9.4.1 在多個子體系中，各自進行一個化學反應 153
9.4.2 在多個子體系中，各自進行多個化學反應 154
第10章 化學反應 157
10.1 氣相反應 157
10.1.1 只有一個化學反應 157
10.1.2 同時發(fā)生多個化學反應 160
10.1.3 應用實例 161
10.2 均一液相反應 165
10.2.1 只有一個化學反應 165
10.2.2 同時發(fā)生多個化學反應 166
10.2.3 高錳酸鈉氧化水中苯酚的動力學 167？
10.3 氣-液相反應 170
10.3.1 只有一個化學反應 170
10.3.2 同時發(fā)生多個化學反應 172
10.4 氣-固相反應 173
10.4.1 只有一個化學反應 173
10.4.2 同時發(fā)生多個化學反應 174
10.4.3 二氧化鈦加碳氯化反應 176
10.5 液-液相反應 179
10.5.1 只有一個化學反應 179
10.5.2 同時有多個化學反應 180
10.5.3 渣-金反應——氧化錳還原反應 181
10.6 液-固相反應 183
10.6.1 只有一個化學反應 183
10.6.2 同時有多個化學反應 184
10.6.3 鋅精礦的浸出 185
10.7 固-固相反應 190
10.7.1 只有一個化學反應 191
10.7.2 同時有多個化學反應 192
10.7.3 SiO2與BaCO3反應 194
第11章 化學反應和擴散共存的體系中的耦合 197
11.1 單一化學反應和擴散同時存在的體系 197
11.1.1 組成以質(zhì)量分數(shù)表示 197
11.1.2 組成以物質(zhì)的量濃度表示 198
11.2 多個化學反應和擴散同時發(fā)生的體系 199
11.2.1 濃度以質(zhì)量分數(shù)表示 199
11.2.2 組成以物質(zhì)的量濃度表示 200
11.3 在多個子體系中，各自獨立地進行一個化學反應，同時有擴散 201
11.3.1 濃度以質(zhì)量分數(shù)表示 201
11.3.2 組成以物質(zhì)的量濃度表示 202
11.4 在多個子體系中，各自進行多個化學反應，同時有擴散發(fā)生 203
11.4.1 濃度以質(zhì)量分數(shù)表示 203
11.4.2 組成以物質(zhì)的量濃度表示 204
主要參考文獻 207
附錄 場論和張量基礎 208
1.1 標量場的梯度 208？
1.1.1 場的定義 208
1.1.2 方向導數(shù) 208
1.1.3 梯度 210
1.1.4 哈密頓算符及梯度的基本公式 210
1.2 矢量場的散度 211
1.2.1 通量 211
1.2.2 散度 213
1.2.3 散度的基本公式 214
1.3 矢量場的旋度 214
1.3.1 環(huán)量及環(huán)量強度 214
1.3.2 旋度 215
1.3.3 旋度的運算公式 216
1.4 拉氏算符與格林公式 216
1.4.1 拉氏算符 216
1.4.2 格林公式 217
1.4.3 其他幾個公式 217
1.5 張量 218
1.5.1 二階張量的引入 218
1.5.2 標量、矢量和張量的變換 220
1.5.3 幾種特殊的張量 222
1.6 張量的代數(shù)運算 223
1.6.1 張量相加減 223
1.6.2 標量與張量相乘 224
1.6.3 張量與矢量的點乘 224
1.6.4 張量與矢量的叉乘 224
1.6.5 張量與張量的點乘 225
1.6.6 矢量的外積 225
1.6.7 單位張量 226
1.7 張量的微積分 226
1.7.1 張量場 226
1.7.2 張量的梯度 226
1.7.3 張量的散度 227
1.7.4 張量積分的變換公式 227
《現(xiàn)代物理基礎叢書》已出版書目