熱力學科普三書與大學程度的化學熱力學&熱物理學

熱力學科普三書與大學程度的化學熱力學&熱物理學

《熱力學 練功寶典:熱的簡史》「以能量/熱機為主線」的熱力學科普

作者是2002年諾貝爾化學獎得主John Bennett Fenn。

引擎→能量→熵,以引擎與蒸汽機切入熱力學,用最直觀的工程場景帶你理解能量、效率與熵
為什麼熱機不可能百分之百有效?為什麼自然過程常常「回不去」?這是一本文字清晰、觀念扎實的熱力學入門導讀

《從有序到混沌》熱力學第二定律的「哲學與世界觀」

《ATKINS' PHYSICAL CHEMISTRY》的作者Atkins寫的熱力學第二定律之科普書:

自然隨時間演化有方向(不可逆)→ 熵增加 → 從有序走向混沌

以此探討能量品質、能源品位、人類耗能、甚至生物/化學過程與耗散結構這種更宏大的現象。

即以用「熱力學第二定律」這一條主線,解釋自然界幾乎所有「變化為什麼會朝某個方向發生」——從蒸汽機到化學反應,甚至生命與複雜性。

1. Nature’s Dissymmetry(自然的不對稱)

先把舞台搭起來:自然界的變化不是左右對稱的(很多事會發生,但反過來不會自動發生)。

順便把熱力學的基本角色(能量、定律)介紹上場。

2. The Signpost of Change(變化的路標)

熱與功的差別、為什麼會“劣化”(towards corruption)

熵登場:「第二定律就是方向箭頭」。

3. Collapse into Chaos(落入混沌)

把重點轉到「溫度、自然自發變化的方向」

第二定律不是自然過程的統計偏好。

4. The Enumeration of Chaos(如何“數”混沌)

玻茲曼、統計觀點、以及「Maxwell demon」那類經典思想實驗

熵=微觀可能性(狀態數)的量度。

5. The Potency of Chaos(混沌的威力:各種引擎)

把熱機放到顯微鏡下:斯特林引擎、內燃機、渦輪等,為什麼都逃不掉效率限制

“工程直覺”的第二定律理解。

6. Transformations of Chaos(混沌的轉化:化學/熱如何散開)

化學轉化、能量如何分散、反應如何走向平衡

第二定律不只管熱機,也管化學反應的方向。

7. Powers of Temperature(溫度的“權力”)

用溫度把“可用能量”這件事講得很直覺:越冷越難榨出有用功、越熱有時也有極限與代價

「能量品質」:能量守恆 ≠ 能量都一樣好用。

8. Constructive Chaos(建設性的混沌:生命)

生命、蛋白質、自由能(free energy)、電化學等

生命不是違反第二定律,而是用能量流把局部秩序“買”出來。

9. Patterns of Chaos(混沌的圖樣:耗散結構與複雜性)

耗散結構(dissipative structures)、複雜性如何“冒出來”

最後把視野拉回引擎與文明:人類如何利用能量流,卻也被第二定律框住。

《費曼(5)熱與統計力學》

費曼用「講故事的物理課」方式,理解熱與溫度到底是怎麼從微觀世界長出來的。

1) 熱不是一種神秘東西,而是粒子的不規則運動 

溫度、壓力、熱傳、氣體性質,很多其實都可以用「很多粒子一直在撞來撞去」來理解。

2) 統計力學:用「大量」解釋「必然」

單一粒子是隨機的,但很多粒子一起看,就會出現穩定的規律。

這本最迷人的地方,就是把「機率」變成一種可以解釋現實的力量。

3) 第二定律與熵:時間為什麼有方向 

為什麼很多事情會自己發生,但反過來不會自己發生?

熵在這裡不是玄學,而是把「不可逆」講清楚的一種語言。

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兩本分別為大二與大三的教材


《物理化學:熱力學與動力學篇》化學熱力學

成大化工系的黃定加所編寫的《物理化學:熱力學與動力學篇》,以宏觀熱力學為主,適合大二生。


《化工熱力學導論》應於於化學工程學的熱力學

「站在化學工程的角度」講熱力學:不是把熱力學當純理論,而是直接對準工程會遇到的問題——狀態方程、相平衡、混合物性質、化學反應平衡、能量與熱效應計算等。

用各種模型描述真實流體/混合物,相平衡(汽液平衡等)、逸度/活度觀念,化學反應平衡與工程計算。

《巨觀與統計熱力學》熱物理學

台大物理系的鄭以禎教授所編寫的巨觀與統計熱力學

先巨後微,適合大三與量子物理學同時學習。


雲仙・橘神社「七草粥」

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今宮戎神社「十日戎(えびす)」福娘贈送福笹

今宮戎神社大阪市天王寺區的天王寺動物園於1月6日舉行了贈呈儀式。來自大阪市浪速區今宮戎神社的「十日戎(えびす)」福娘,在儀式上向動物園贈送了福笹(祈福竹枝)。

「えべっさん」是象徵生意興隆的神明。每年都會有大量民眾前往參拜的十日戎,今年將於本月9日至11日舉行。在十日戎期間,會由福娘向參拜者授予福笹。天王寺動物園舉行的這場贈呈儀式,自2007年(平成19年)起延續至今,已成為一項固定的年度例行活動。