地球与行星科学中的热力学

【目录】第1章绪论1.1热力学的性质和范围1.2不可逆过程和可逆过程1.3热力学体系、边界和变量1.4功1.5稳定和亚稳定平衡1.6晶格点阵振动1.7电子构型和晶体场效应1.8常用物理量和单位 第2章热力学**和第二定律2.1热力学**定律2.2热力学第二定律：经典表述2.3卡诺循环：熵和热力学温标2.4熵：自然过程的方向和平衡2.5熵的微观解释：玻尔兹曼方程2.6熵和无序度：矿物学应用2.7**和第二定律的合并陈述2.8热平衡条件：第二定律的说明性示例2.9热发动机和热泵的有效率 第3章热力学势及其衍生性质3.1热力学势3.2封闭体系的平衡条件：用热力学势的公式化表示3.3什么是自由能中的自由？3.4麦克斯韦关系式3.5热力学方块：介绍一种记忆工具3.6蒸气压和逸度3.7衍生性质3.8 grüneisen参数3.9热膨胀和压缩系数与p-t的关系3.10热力学导数综览 第4章热力学第三定律和热化学4.1第三定律和熵4.2热容函数的性质4.3对端元相固体的热容和熵的非晶格影响4.4热力学零度的不可达到性4.5热化学：形式和约定 第5章临界现象和状态方程5.1临界点5.2近临界和超临界性质5.3水的近临界性质和岩浆热液体系5.4状态方程 第6章相变、熔融和化学计量相反应6.1吉布斯相律：初步讨论6.2相变和同质多象6.3相变的朗道（landau）理论6.4 p-t空间中的反应6.5脱水作用的温度极大值和熔融曲线6.6高压下熔融温度的推断6.7反应平衡p-t条件的计算6.8高压下应用状态方程估算吉布斯自由能和逸度6.9 schreinemakers原理 第7章热压和地球内部的绝热过程7.1热压7.2绝热温度梯度7.3地幔和外圈地核的温度梯度7.4地球内部的等熵熔融7.5地幔和地核中的热力学和地震波速的相关性7.6绝热流动的焦耳汤姆孙实验7.7伴随有动力能和势能变化的绝热流动7.8地球内部物质的上升 第8章溶液热力学8.1化学势和化学平衡8.2偏摩尔性质8.3偏摩尔性质的测定8.4溶液中组分的逸度和活度8.5用吉布斯杜亥姆方程确定组分活度8.6溶液的摩尔性质8.7理想溶液和过热力学性质8.8稀释溶液中溶解物和溶剂的特性8.9水在硅酸盐熔融中的作用8.10标准状态：摘要与述评8.11溶液的稳定性8.12旋节线，临界点和双结线（或溶离线）的条件8.13出溶作用中的相干应变效应8.14旋节线的分解8.15固溶线测温法8.16场势中的化学势8.17渗透平衡 第9章非电解质溶液的热力学和混合模型9.1离子溶液9.2二元体系的混合模型9.3多元组分溶体 第10章含有溶体和气体混合物的平衡10.1反应程度和平衡条件10.2化学反应的吉布斯自由能变化和亲和性10.3吉布斯相律和杜亥姆定理10.4化学反应的平衡常数10.5固体气体反应10.6固体和熔体之间的平衡温度10.7共沸混合体系10.8固液相图的解读10.9自然体系：花岗岩和月球玄武岩10.10低共熔点温度及组成与压力的关系10.11非纯体系中的反应10.12从相平衡实验获取活度系数10.13相的平衡丰度和组成 第11章地质体系中的元素分馏作用11.1主要元素的分馏作用11.2矿物和熔体之间的微量元素分馏作用11.3金属硅酸盐分馏作用：岩浆洋和地核的形成11.4温度和氧逸度f(o2)对金属硅酸盐配分系数的影响 第12章电解液和电化学12.1化学势12.2活度和活度系数：平均离子架构12.3质量平衡关系12.4标准状态的约定和性质12.5平衡常数，溶度积和离子活度积12.6离子活度系数和离子强度12.7多组分高离子强度和高压高温体系12.8矿物稳定场活度图12.9电化学电池和能斯特方程12.10水溶液中氢离子活度：ph和酸度12.11 eh-ph稳定场图12.12海水的化学模型 第13章表面效应13.1表面张力和能量13.2表面热力学函数和吸附作用13.3温度、压力和组成对表面张力的影响13.4裂纹扩展13.5晶体的平衡形状13.6接触角和双面角13.7双面角与互连的熔体或流体通道的关系13.8表面张力和晶粒粗化13.9颗粒大小对溶解度的影响13.10出溶片晶的粗化作用13.11成核作用13.12晶粒大小对矿物稳定场的影响 附录a 熵产生率和动力学问题a.1熵产生率：不可逆过程中共轭的流和力a.2流和力的关系式a.3热扩散和化学扩散过程：与经典方程的比较a.4昂萨格倒易关系及其热力学应用 附录b 若干数学关系式的讨论b.1全微分和偏微分b.2状态方程，恰当和不恰当微分以及曲线积分b.3倒数关系b.4隐函数b.5积分因子b.6泰勒级数 附录c 固体的热力学性质的估算c.1氧化物构成的端元矿物的cp和s值的估算c.2焓，熵和体积的多面体近似方法c.3混合焓的估算 参考文献主题索引