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内容大纲
能源是人类文明进步的物质基础和内在动力。在本世纪，如何解决社会发展日益增长的能源需求和资源稀缺的矛盾，同时解决气候变化对人类生存的严重影响，将是全人类共同面临的重大挑战！
《能源物理学》系统全面地阐述了能量来源、能源利用及能源系统的科学原理，剖析了能量从其来源——诸如太阳能、核能、风能、水能和化石燃料等——经由热机、发电机等设备的转化，到最终应用于工业、交通、供暖、制冷及其他领域的全过程。书中还以科学视角呈现了以下内容：能量在地球大气与海洋中的流动、能源系统的相关问题（包括储能、电网、能效与节能）、核能所伴随的辐射及化石燃料使用引发的气候变化等主题。
本书以精准且易于理解的方式揭示和呈现能源系统背后的科学，同时提供了许多真实案例帮助读者理解和应用这些知识。本书不仅适合初学者，也是经验丰富的研究人员用于更新、深化或拓宽知识和理解的宝贵参考。 -
作者介绍
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目录
第一部分 基础能源物理与应用
第1章 简介
1.1 单位和能量计量
1.2 能源的种类
1.3 能量的规模
第2章 机械能
2.1 动能
2.2 势能
2.3 空气阻力和摩擦
2.4 转动力学
第3章 电磁能
3.1 静电、电容器和储能
3.2 电流、电阻、电阻能量损耗
3.3 磁性
3.4 电动机和发电机
3.5 电磁感应和电感器
3.6 麦克斯韦方程组
第4章 波和光
4.1 波和波动方程
4.2 弦上的波
4.3 电磁波
4.4 电场与磁场中的能量和动量
4.5 波与波动方程的普遍特征
第5章 热力学I：热和热能
5.1 什么是热？
5.2 压强与功
5.3 热力学第一定律
5.4 热容
5.5 焓
5.6 相变
第6章 热传递
6.1 传热机制
6.2 热传导
6.3 对流和辐射传热
6.4 防止建筑物散热
6.5 热导方程
第7章 量子物理导论
7.1 缘起：双缝干涉实验
7.2 量子波函数与薛定谔波动方程
7.3 能量和量子态
7.4 量子叠加
7.5 量子测量
7.6 时间演化
7.7 自由粒子的量子力学
7.8 势场中的粒子
第8章 热力学II：熵与温度
8.1 熵和热力学第二定律简介
8.2 信息熵
8.3 热力学熵
8.4 热平衡和温度
8.5 效率极限
8.6 玻尔兹曼分布
8.7 配分函数和简单热力学系统
8.8 自发过程和自由能
第9章 物质中的能量
9.1 能量、温度和电磁辐射频谱
9.2 物质内能概览I：从冰到水蒸气
9.3 物质内能概览II：分子振动、离解和结合能
9.4 化学反应中的内能、焓和自由能
第10章 热能转换
10.1 热力学变量、理想化处理和表示方法
10.2 气体热机中的热力学过程
10.3 卡诺热机
10.4 斯特林热机
10.5 实际热机效率的局限
10.6 热提取装置：冰箱和热泵
第11章 内燃机
11.1 点燃式发动机和奥托循环
11.2 燃烧和燃料
11.3 实际的点燃式发动机
11.4 其他内燃循环
第12章 相变能量转换
12.1 能量转换循环中相变的优势
12.2 纯物质的相变
12.3 真实世界：工程术语和实用计算
第13章 火力发电和热提取循环
13.1 流体的热力学
13.2 热提取和蒸气压缩循环
13.3 兰金蒸汽循环
13.4 低温有机兰金系统
13.5 燃气轮机与联合循环
第二部分 能源
第14章 自然界的力
14.1 力、能量和距离的标度
14.2 基本粒子
14.3 弱相互作用和β衰变
第15章 能源体系中的量子过程
15.1 衰变和其他含时量子过程
15.2 隧穿的起源
15.3 势垒穿透
15.4 隧穿寿命
15.5 泡利不相容原理
第16章 核能概述
16.1 概述
16.2 核裂变燃料资源
16.3 后续章节
第17章 原子核的结构、性质与衰变
17.1 原子核的基本特性
17.2 半经验质量公式
17.3 原子核结合的系统分类
17.4 核衰变
第18章 核能过程：核裂变与核聚变
18.1 核裂变和核聚变的比较
18.2 截面
18.3 核裂变物理
18.4 核聚变物理
第19章 核裂变反应堆和核聚变实验
19.1 裂变反应堆动力学
19.2 影响裂变反应堆运行和安全的物理问题
19.3 增殖裂变反应堆
19.4 裂变反应堆设计：过去、现在和未来
19.5 核反应堆动力循环
19.6 热核聚变实验
第20章 电离辐射
20.1 电离辐射的形式：概述
20.2 辐射与物质的相互作用
20.3 辐射测量
20.4 辐射的生物学影响
20.5 人类环境中的辐射
20.6 核废料和核扩散
第21章 宇宙中的能量
21.1 什么是能量？
21.2 宇宙能量简史
第22章 太阳能的产生与太阳辐射
22.1 太阳能的原子核来源
22.2 黑体辐射和太阳辐射
22.3 黑体辐射公式的推导
第23章 太阳能：地球上的太阳辐射
23.1 日照和太阳常数
23.2 地球轨道
23.3 日照变化
23.4 光与物质的相互作用
23.5 大气吸收
23.6 资源储量
第24章 太阳热能
24.1 太阳能吸收和辐射平衡
24.2 低温太阳能集热器
24.3 聚光器
24.4 太阳能热发电
第25章 光伏太阳能电池
25.1 固体物理相关概念的介绍
25.2 晶格中的量子力学
25.3 固体和半导体中的电子
25.4 光伏的概念和收集效率的极限
25.5 硅的能带结构
25.6 p-n结
25.7 p-n结作为光电二极管
25.8 硅太阳能电池
25.9 先进太阳能电池
25.10 全球光伏使用
第26章 生物能
26.1 能量和光合作用
26.2 食物的能量
26.3 生物质
26.4 生物燃料
26.5 生物能源的未来
第27章 海洋能量流动
27.1 海洋能量的平衡和输送
27.2 科里奥利力
27.3 表层洋流
27.4 大气环流
27.5 海洋环流
27.6 海洋热能资源与海洋热能转换
第28章 风能：极不稳定的资源
28.1 风能的本质
28.2 风力资源的特征
28.3 风能的潜力
第29章 流体：基础知识
29.1 定义流体的特性
29.2 简化假设和守恒定律
29.3 黏度
29.4 升力
第30章 风力机
30.1 轴向动量理论与贝茨极限
30.2 风力机叶片和动力
30.3 一些设计上的考虑
第31章 流水能：水力发电、波浪能、潮汐能和洋流能
31.1 水力发电
31.2 波浪能
31.3 潮汐发电
31.4 洋流能
第32章 地热能
32.1 地球内部的热能
32.2 地热能源
32.3 地源热泵
32.4 水热能
32.5 增强型地热系统
32.6 地热资源的规模
第33章 化石燃料
33.1 煤炭
33.2 石油
33.3 天然气
33.4 烃转化
33.5 化石燃料总结
第三部分 能源系统问题和外部效应
第34章 能源与气候
34.1 反照率和温室效应
34.2 大气物理
34.3 全球能量流
34.4 CO2和碳循环
34.5 反馈与气候建模
第35章 地球的气候：过去、现在和未来
35.1 历史气候
35.2 预测未来气候
35.3 气候变化的影响
35.4 缓解和适应
第36章 能效、节能以及变革中的能源
36.1 第一定律效率
36.2 第二定律效率
36.3 举例：空间供暖的效率
36.4 ?
36.5 增效与节能案例研究
36.6 能源系统：规模和变革
第37章 储能
37.1 储能的性能指标
37.2 电网级储能
37.3 移动储能
37.4 其他储能系统
第38章 发电与输电
38.1 电网概述
38.2 LRC电路
38.3 电网规模的发电
38.4 电力的传输和分配
38.5 可再生能源：波动的分布式能源
附录
附录A 符号
附录B 部分数学基础
附录C 单位和基本常数
附录D 数据
参考文献
索引
译后记
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