کتاب حرارت و ترمودینامیک | زیمانسکی

درباره‌ی کتاب حرارت و ترمودینامیک اثر زیمانسکی

ترمودینامیک شاخه ‌ای از علم فیزیک است که توجه دانشجویان را به داخل سیستم معطوف می دارد، دیدگاه‌ های ماکروسکوپی را اختیار می‌ کند و بر آن دسته از کمیت های ماکروسکوپی تأکید می ورزد که رابطه  ای با حالت داخلی سیستم داشته باشند.  سیستمی را که بتوان بر حسب مختصات ترمودینامیکی توصیف کرد، سیستم ترمودینامیکی می خوانند‌. در مهندسی، سیستم های مهم ترمودینامیکی عبارتند از یک گاز، مانند هوا؛ یک بخار، مانند بخار آب؛ یک مخلوط، مانند بخار بنزین و هوا؛ و یک بخار در تماس با مایع خود، مانند آمونیاک مایع و آمونیاک تبخیر شده. ترمودینامیک شیمیایی علاوه بر این سیستم ها، با جامدات، فیلم های سطحی و وپیل های الکتریکی سر و کار دارد. ترمودینامیک فیزیکی علاوه بر سیستم های بالا، شامل سیستم‌ هایی نظیر سیم به تحت کشش، خازن الکتریکی، ترموکوپل، و مواد مغناطیسی نیز می ‌شود.

دانشجویان در سال های دوم و سوم دوره کارشناسی (که به سطح اطلاعاتی بالایی در زمینه درس فیزیک و ریاضیات رسیده اند) موظف به گذراندن چند واحد درسی در بحث ترمودینامیک می باشند. در بیشتر کتب درسی و منابع دانشگاهی به خاطر تکلف مبحث ترمودینامیک،کمتر بدان اشاره می شود اما کتاب "حرارت و ترمودینامیک" در زمره ی این دسته از کتب قرار ندارد؛ چرا که با زبانی روان و شیوا تمامی مباحث را به صورت جامع و کامل شرح می دهد به گونه ای که دانشجویان می توانند برای مطالعه ی آن کمترین زمان ممکن را صرف کنند و به بیشترین اطلاعات و آگاهی در زمینه ترمودینامیک و حرارت برسند. محتویات این کتاب پنجاه درصد به بحث ترمودینامیک، سی و هفت درصد به بحث گرما، ده درصد به مکانیک آماری و سه درصد به نظریه جنبشی می پردازد و متشکل از دو بخش می باشد که عبارتند از: 1‐ مفاهیم اساسی 2‐ کاربرد مفاهیم اساسی

بخش اول (که شامل فصل های 1 تا 10 می باشد) به مفاهیم اساسی می پردازد به این منظور که اساس یک درس مقدماتی باشد. دومین بخش (که شامل فصل های 11 تا 19 می باشد) با مباحثی در باب مکانیک آماری مقدماتی شروع می شود تا مدرس بتواند کاربردهایی را انتخاب کند که هم به ترمودینامیک و هم به مکانیک آماری نیاز دارند، نظیر گرمای ویژه جامدات، زمزاییک ها، پارامغناطیس هسته ‌ای، و دما های منفی. در ادامه موضوع هایی مثل تعادل شیمیایی، واکنش های گاز کامل، نظریه فاز، قانون سوم، پیل های سوختی، ترموکوپل ها، تابش جسم سیاه، و دما های منفی کلوین مطرح می گردد.

کتاب حرارت و ترمودینامیک تالیف مارک والدو زیمانسکی، ریچارد دیتمن، با ترجمه‌ی حسن توتونچی، حسن شریفیان عطار و محمدهادی هادیزاده توسط مرکز نشر دانشگاهی به چاپ رسیده است.

برشی از متن کتاب

بخش اول: مفاهیم اساسی فصل ششم: ماشین، یخچال و قانون دوم ترمودینامیک 5‐6 قانون دوم ترمودینامیک به بیان کلوین‐پلانک پیدایش ترمودینامیک، مدیون کوشش ‌هایی است که برای تبدیل گرما به کار و گسترش نظریه های مربوط به سیستم هایی که برای این منظور اختراع شده اند به عمل آمده است. بنابراین  می توان ادعا کرد که یکی از قوانین بنیادی ترمودینامیک برای نحوه کار ماشین های گرمایی پایه گذاری شده است. مشخصات مهم چرخه های گرمایی را می ‌توان به ساده ‌ترین بیان، به گونه‌ زیر خلاصه کرد: 1‐ فرایند یا فرآیند هایی وجود دارند که در خلال آن ها از یک منبع خارجی واقع در دمای زیاد گرما جذب می ‌شود (این منبع اختصاراً منبع گرم خوانده می شود). 2‐ فرایند یا فرآیند هایی وجود دارند که در خلال آن ها گرما، به یک منبع خارجی با دمای پایین ‌تر پس داده می ‌شود (این منبع اختصاراً منبع سرد خوانده می ‌شود). 3‐ فرایند یا فرآیند های وجود دارند که در طی آن به محیط کار تحویل می شود. هرگز ماشینی ساخته نشده است که گرمایی را از یک منبع گرفته است بدون این که مقداری از آن را به یک منبع واقع در دمای پایین تر پس بدهد، به کار تبدیل کند. این بیان منفی، که نتیجه تجربیات مهندسی است، همان قانون دوم ترمودینامیک است و به راه‌ های مختلفی فرمول ‌بندی شده است. بیان اولیه کلوین این است که :《غیر ممکن است بتوان توسط یک عامل بی جان مادی، با سرد کردن قسمتی از ماده تا دمایی کمتر از سرد ترین اجسام مجاور آن، اثر مکانی که به دست آورد.》 به بیان پلانک، 《غیر ممکن است بتوان ماشینی ساخت که در حین پیمودن یک چرخه کامل هیچ اثری جز بلند کردن یک وزنه و سرد کردن یک مرد منبع گرمایی ایجاد نکند.》 می ‌توانیم این دو بیان را در قالب یک بیان معادل، که از این پس از آن به عنوان قانون دوم به بیان کلوین‐پلانک یاد خواهیم کرد، ترکیب کنیم لذا: هیچ فرایندی که تنها نتیجه آن جذب گرما از یک منبع و تبدیل این گرما به کار باشد، امکان پذیر نیست.

فهرست

بخش اول: مفاهیم اساسی 1‐ دما 2‐ سیستم های ترمودینامیکی ساده 3‐ کار 4‐ گرما و قانون اول ترمودینامیک 5‐ گاز های کامل 6‐ ماشین، یخچال و قانون دوم ترمودینامیک 7‐ برگشت پذیری و مقیاس دمای کلوین 8‐ آنتروپی 9‐ مواد خالص 10‐ گذارهای فاز: ذوب، تبخیر و تصعید بخش دوم: کاربرد مفاهیم اساسی 11‐ مکانیک آماری 12‐ ویژگی های گرمایی جامدات 13‐ گذارهای فاز مرتبه بالاتر؛ پدیده های بحرانی 14‐ تعادل شیمیایی 15‐ واکنش های گاز کامل 16‐ سیستم های ناهمگن 17‐ مباحث ویژه 18‐ پارامغناطیس یونی و سرمازا ها 19‐ مغناطیس هسته ‌ای، دما های منفی و قانون سوم ترمودینامیک

• مولفان: مارک والدو زیمانسکی - ریچارد دیتمن
• مترجمان: حسن توتونچی - حسن شریفیان عطار - محمدهادی هادیزاده
• انتشارات: مرکز نشر دانشگاهی