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第1章 热力学学科的理论基础1

1.1 热力学学科及其适用范围1

1.2 能量的两大基本特性2

1.3 热力学的一些基本概念3

1.3.1 体系和环境3

1.3.2 平衡态、非平衡定态和非平衡态4

1.3.3 状态参数或态函数5

1.3.4 状态方程6

1.3.5 可逆过程、不可逆过程和准静态过程6

1.3.6 自发过程和非自发过程7

1.4 热力学理论基础及其基本定律7

1.4.1 热力学第零定律和局域平衡近似7

1.4.2 热力学第一定律8

1.4.3 卡诺定理9

1.4.4 绝对温度11

1.4.5 热力学第二定律12

1.4.6 熵函数的物理意义14

1.5 热力学第二定律的一种新表述16

参考文献18

第2章 简单体系的经典热力学20

2.1 平衡热力学（可逆过程热力学）20

2.2 非平衡热力学（不可逆过程热力学）23

2.3 平衡的判据24

2.4 熵变的计算25

2.5 吉布斯自由能与温度或压强的关系30

2.6 熵产生的计算34

2.7 平衡相图38

参考文献39

第3章 低压金刚石耦合模型：热力学发展的突破口41

3.1 高压法人造金刚石41

3.2 激活低压气相生长人造金刚石43

3.3 超平衡原子氢择优腐蚀的动力学模型47

3.4 低压金刚石的热力学耦合模型49

3.5 低压金刚石的热力学耦合反应机理50

3.6 一个全新的热力学领域——非耗散热力学52

参考文献54

第4章 现代热力学的非耗散热力学57

4.1 非耗散热力学和非平衡相图57

4.2 激活石墨的热力学数据58

4.2.1 吉布斯自由能法58

4.2.2 平衡常数法60

4.3 非平衡相图的计算62

4.4 C-H体系的T-X非平衡相图65

4.5 C-H和C-O体系T-p-X非平衡相图69

4.6 C-H体系气相成分的非平衡相图72

4.7 C-H-O体系三元非平衡相图74

4.8 非耗散热力学和非平衡相图的新领域80

参考文献82

第5章 现代热力学的耗散热力学87

5.1 低压人造金刚石耗散热力学的定量化计算87

5.2 珍宝级克拉低压人造金刚石的成功93

5.3 高速低压CVD金刚石的现代热力学97

5.4 ATP生物合成的化学渗透理论100

5.5 化学振荡，循环反应和螺旋反应104

5.6 热扩散现象108

5.7 贝纳德图案110

5.8 其他一些宏观学科的发展111

5.8.1 天体演化111

5.8.2 生物进化113

5.8.3 通识教育对现代热力学的重要性114

参考文献117

第6章 热力学是一门严谨的基础科学119

6.1 昂萨格倒易关系属于连续介质力学119

6.2 耗散结构理论的核心不是热力学123

6.3 普里高津的现代热力学核心差错124

6.4 低压人造金刚石是现代热力学的试金石126

6.5 昂萨格和普里高津的热二律等式“遗漏”128

6.6 1873年瑞利的“耗散最小化原理”130

6.7 昂萨格倒易关系的反应动力学推导132

6.8 普里高津的“熵产生计算的一般表达式”134

6.8.1 热传导过程的熵产生135

6.8.2 热传导和物质输运同时进行的熵产生136

6.8.3 “熵产生计算的一般表达式”137

6.9 热力学学科的基本特征139

参考文献140

附录1 1865年克氏热二律扩展表述的重新发现142

一.克劳修斯扩展表述，物理学界百年未承142

二.全新的非平衡相图，超越于经典热力学146

三.千万不能反对热二律，否则涉嫌第二类永动机150

四.站在巨人肩膀创新，实现学科飞跃发展152

五.对20世纪热力学第二定律状况客观评价153

附录2 金刚石与热力学的浪漫相遇—低压人造金刚石缘何158

突破经典热力学158

一.实践是检验真理的唯一标准！159

二.通识教育的重要性161

三.热力学是一门最硬的学科162

四.经典热力学第二定律：熵产生原理和能量耗散定律164

五.经典热力学的成功范例——高压人造金刚石165

六.低压人造金刚石不是“点金术”（alchemy）166

七、热力学耦合模型突破经典热力学170

八.非平衡定态相图172

九.热力学第二定律的扩展表述和热力学学科的完整分类176

十.现代热力学的应用实例178

十一.我们要实现一个“中国梦”！181