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绪论从平衡态热力学到非平衡态热力学

第1章线性热力学

1.1连续统物理基本平衡方程

1.1.1单组元体系

1.1.2多组元体系

1.1.3荷电体系
<p>目录</p> <p> </p> <p>绪论从平衡态热力学到非平衡态热力学</p> <p> </p> <p>第1章线性热力学</p> <p> </p> <p>1.1连续统物理基本平衡方程</p> <p> </p> <p>1.1.1单组元体系</p> <p> </p> <p>1.1.2多组元体系</p> <p> </p> <p>1.1.3荷电体系</p> <p> </p> <p>1.1.4熵平衡方程</p> <p> </p> <p>1.2局域平衡熵流和熵产生</p> <p> </p> <p>1.2.1局域平衡假设</p> <p> </p> <p>1.2.2熵流和熵产生</p> <p> </p> <p>1.3线性本构方程</p> <p> </p> <p>1.4加于唯象系数上的约束</p> <p> </p> <p>1.4.1热力学第二定律的约束</p> <p> </p> <p>1.4.2空间对称性约束——居里原理</p> <p> </p> <p>1.4.3时间对称性约束——昂色格倒易关系</p> <p> </p> <p>1.5*小熵产生原理定态的稳定性</p> <p> </p> <p>1.5.1*小熵产生原理： 热传导情形</p> <p> </p> <p>1.5.2*小熵产生原理： 热传导扩散化学反应情形</p> <p> </p> <p>第2章非线性热力学</p> <p> </p> <p>2.1一般发展判据超熵产生</p> <p> </p> <p>2.1.1一般发展判据</p> <p> </p> <p>2.1.2超熵产生</p> <p> </p> <p>2.2李雅普诺夫稳定性理论</p> <p> </p> <p>2.3一般热力学稳定性判据耗散结构</p> <p> </p> <p>2.4线性及非线性热力学的局限性</p> <p> </p> <p>第3章理性热力学</p> <p> </p> <p>3.1基本假设和基本公理</p> <p> </p> <p>3.1.1基本假设</p> <p> </p> <p>3.1.2基本公理</p> <p> </p> <p>3.2本构方程</p> <p> </p> <p>3.2.1斯托克斯流体</p> <p> </p> <p>3.2.2黏弹性材料</p> <p> </p> <p>3.3“耗散”的解释</p> <p> </p> <p>3.4理性热力学的局限性</p> <p> </p> <p>第4章内变量热力学</p> <p> </p> <p>4.1预备知识</p> <p> </p> <p>4.1.1经典非平衡态热力学概要</p> <p> </p> <p>4.1.2理性热力学概要</p> <p> </p> <p>4.1.3内变量热力学的思想和概念</p> <p> </p> <p>4.2不可逆过程和内变量</p> <p> </p> <p>4.2.1非平衡及平衡状态空间</p> <p> </p> <p>4.2.2伴随过程和状态</p> <p> </p> <p>4.2.3应用经典非平衡态热力学</p> <p> </p> <p>4.2.4耗散势</p> <p> </p> <p>4.3内变量和微结构</p> <p> </p> <p>4.3.1高度不均匀体系</p> <p> </p> <p>4.3.2内变量还是内部自由度?</p> <p> </p> <p>4.4内变量和相变</p> <p> </p> <p>4.5内变量热力学还是广延热力学？</p> <p> </p> <p>4.6演化问题和正则结构</p> <p> </p> <p>第5章广延热力学(Ⅰ)： 基本理论框架</p> <p> </p> <p>5.1热传导</p> <p> </p> <p>5.1.1动机</p> <p> </p> <p>5.1.2广义吉布斯方程</p> <p> </p> <p>5.2单组元黏性流体</p> <p> </p> <p>5.3广义熵流和熵产生</p> <p> </p> <p>5.4线性化的流演化方程</p> <p> </p> <p>5.5非平衡状态方程： 温度</p> <p> </p> <p>5.5.1热力学第零定律及第二定律和温度</p> <p> </p> <p>5.5.2特定情况下的θ估算</p> <p> </p> <p>5.5.3可选择的广义温度定义</p> <p> </p> <p>5.6非平衡状态方程：热力学压强</p> <p> </p> <p>5.7评论和展望</p> <p> </p> <p>第6章广延热力学(Ⅱ)： 哈密顿程式相对论程式</p> <p> </p> <p>6.1GENERIC程式</p> <p> </p> <p>6.2可逆和不可逆运动学</p> <p> </p> <p>6.2.1状态变量x和可逆运动学L(x)</p> <p> </p> <p>6.2.2不可逆运动学M(x)</p> <p> </p> <p>6.3ET的控制方程</p> <p> </p> <p>6.4相对论程式理论</p> <p> </p> <p>6.5特征速度</p> <p> </p> <p>第7章理性广延热力学及其他</p> <p> </p> <p>7.1理性广延热力学</p> <p> </p> <p>7.1.1热传导</p> <p> </p> <p>7.1.2黏性流体</p> <p> </p> <p>7.2其他的非平衡态热力学分支</p> <p> </p> <p>7.2.1内可逆热力学(endoreversible thermodynamics)</p> <p> </p> <p>7.2.2介观理论(mesoscopic theory)</p> <p> </p> <p> </p> <p>附录A流场的描述及有关的导数</p> <p> </p> <p>附录B张量分析介绍</p> <p> </p> <p>附录C变分概念和欧拉方程</p> <p> </p> <p>索引</p> <p> </p> <p>参考文献</p> <p> </p> <p>后记</p>显示全部信息前 言第2版序第2版序<br />本书第1版由华中科技大学出版社于2009年12月出版，距今已有七年光景了。在这期间，本书被大多数**大学、科研院所的图书馆收藏，并有着不俗的借阅率。但本书却不可避免地存在着一些问题，如内容欠完善、语句不够流畅、甚至谬误不当等； 这都在一定程度上影响着本书的正常使用，故作者本人下定决心将之修订再版。在新版中力争保持原版叙述简明扼要、系统性强等长处，只在一些必要的地方进行修订。第4章“内变量热力学”变动较大，增添了两节“内变量和相变”、“演化问题和正则结构”； 另外，由于原版第3章和第4章直接译自一些语句较晦涩的外文资料，因此这两章中语句不够通畅，且伴有歧义产生； 在新版中对其重新改写，以求语句通畅。还有，改正了原版中的一些错误。由于本书的主旨为对非平衡态热力学在各个发展时期的主要理论进行简明扼要的系统介绍，因此不可避免地要淡化处理很多重要问题。尽管这些问题也会被提及，但却较少被正面阐述，如场与变分、稳定性等。另外，本书主要介绍理论框架，因此基本不涉及它们的具体应用。而非平衡态热力学的应用具有非常丰富的内容，若要按领域划分的话，基本上就是唯象论的几大领域，像相变、滞后、波动、弛豫、扩散等。恐怕每一个具体领域都可写成一本内容丰富的专著； 自然地，读者们也不会期望在本书中找到有关内容，而应该阅读各专门领域的文献。非平衡态热力学自产生至今已经历了一个半世纪的艰苦发展，学说及流派纷呈，这不禁使人想起那个古印度寓言故事“瞎子摸象”； 客观地说，每种学说都“摸”中了非平衡态热力学这个“大象”的一个侧面、局部，从而得到了一个片面的认识； 也许，如有可能将之统一起来，就能获得关于非平衡态热力学的完整认识。在此方面若本书能起到抛砖引玉的作用，当为学术之幸，而作者本人亦感到莫大欣慰。*后，感谢山东省自然科学基金项目（编号： ZR2016AL09）对本书再版的支持，并欢迎读者批评指正。<br />艾树涛2016年10月1日<br /><br />第1版序<br /><br /><br />非平衡态热力学是一门虽已得到很大发展但仍未完全成熟的基础物理学科，对它的研究带有根本性的意义。国外（特别是欧洲）的研究比较盛行，出现了若干学派和重要理论分支，而国内的研究则比较薄弱。因此本书写作的目的之一是，向人们展示这门学科业已取得的重要成就和诱人之处，希望国内对它的重视和研究能够得到加强。非平衡态热力学的应用非常广泛，比如说化学物理、生物物理、连续统力学等，甚至超出了自然科学，在社会科学当中都得到了重视和应用。在这些方面有极其丰富的成果。但本书侧重于阐述一个完整、简洁的理论体系，基本不涉及具体的应用。本书写作的又一个目的是，让物理专业或力学专业某些研究方向的研究生或科技人员可以花费较少的时间而迅速地了解这门学科的全貌，尽快走向学科前沿。在写作本书的过程中，尽量做到各部分内容之间的前后呼应，将非平衡态热力学各分支之间的传承关系及重要区别交代清楚； 同时全面客观地评论各主要分支，以引发读者进一步思考，为深入研究打下基础。在此，感谢山东省自然科学基金（编号： Y2008A36）的支持。由于作者水平有限，书中难免有不足甚至谬误之处，在此恳切希望读者批评指正。<br />艾树涛2009年9月21日显示全部信息媒体评论评论免费在线读
第3章理性热力学





与线性及非线性热力学的发展几乎同时，考尔曼(Coleman)、特鲁斯代尔(Truesdell)和诺尔(Noll)等沿着另外一条完全不同的主线发展起所谓的理性热力学(rational thermodynamics, RT)，它的主要目的是提供一个导出本构方程的方法，主要处理两种类型的材料： 带有线性黏滞性(viscosity)的弹性(elastic)材料和带有“记忆”的弹性材料。
3.1基本假设和基本公理理性热力学是在一些假设和公理［8~10］的基础上来展开论述的，因此先就它们作一些简要介绍。3.1.1基本假设**温度和熵是作为原始概念来考虑的，优先引入它们是为了确保理论的连贯性，并没有一个**的物理解释。假定材料具有记忆或遗传性，即，在给定的时刻体系的行为不仅由当前特征参量的取值决定，而且由它们以往的历史决定。既然当前时刻参量的值不足以清楚地确定体系当前的行为，局域平衡假设就不再假定成立。

仍保持着质量、动量、能量的平衡方程表述，但同前面比较起来有两个细微差别。一个是，在内能平衡方程中引入一个辐射能r(每单位质量和时间，吸收为正)
ρu·=－·q－P:v ρr(3.1.1)

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绪论从平衡态热力学到非平衡态热力学

第1章线性热力学

1.1连续统物理基本平衡方程

1.1.1单组元体系

1.1.2多组元体系

1.1.3荷电体系

一本较全面系统又简明扼要论述非平衡态热力学学科全貌的专著。