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导读
引用
Moran, M. J., Shapiro, H. N., Boettner, D. D., & Bailey, M. B. (2018). Fundamentals of Engineering Thermodynamics (9th ed.). Wiley.
章节概要
全书共十四章，约880页，后有包含物性表、图线和图表的附录、换算系数，以及一节“如何有效使用本书”。每章末尾都有“本章小结与学习指南”。出版社提供试读的第一章体现了这一模式：本章学习目标、例题、“小测验”（Quick Quiz）以及读者应能做到的事项清单。出版社介绍说，本书教学生成为有效的问题求解者，书中的现实应用取自能源与环境、生物医学与生物工程话题以及新兴技术。
第1–2章：入门；能量与热力学第一定律
第1章介绍系统（封闭系统与控制体）、性质、状态与过程、广延性质与强度性质、平衡、SI与英制工程单位、比体积、压力与温度，并给出五步求解法：已知、求解、示意图与给定数据、工程模型、分析。另有一小节讲工程设计与分析。第2章回顾机械能，拓宽功和热量传递能量的概念，建立封闭系统的能量平衡，并涉及循环分析和一节储能。
第3章：物性的计算
这一章篇幅较长，讲如何获得物性数据：压力—比体积—温度关系、相变、表与软件、比热、液体与固体、广义压缩性图、理想气体模型和多变过程。
第4章：用能量进行控制体分析
控制体的质量与能量守恒，在稳态下应用于喷管与扩压管、涡轮、压缩机与泵、换热器和节流装置，然后是系统集成与瞬态分析。
第5–7章：热力学第二定律；熵的应用；火用分析
第5章陈述第二定律，涵盖可逆与不可逆、开尔文与国际温标、卡诺循环和克劳修斯不等式。第6章发展熵及其对封闭系统和控制体的平衡，以及等熵效率。第7章引入火用（exergy）及火用平衡。
第8–10章：蒸汽动力系统；燃气动力系统；制冷与热泵系统
把各定律应用于动力循环和制冷，包括蒸气压缩式与吸收式制冷、热泵系统和气体制冷。第9章还涉及航空推进用燃气轮机，以及喷管与扩压管中可压缩流动的入门。
第11–14章：热力学关系式；理想气体混合物与湿空气应用；反应混合物与燃烧；化学平衡与相平衡
最后四章转向较深入的内容：物性关系式、包括湿空气和空调在内的混合物、含反应系统的燃烧，以及化学平衡与相平衡。
核心概念
第1–4章：系统、能量与物性
- 封闭系统与控制体：界定分析对象的两种方式。
- 能量平衡：核算以功和热方式传递的能量。
- 物性计算：表、软件和理想气体等模型。
- 稳态装置：喷管、涡轮、压缩机、换热器和节流装置。
第5–7章：第二定律与火用
- 第二定律的表述：克劳修斯表述、开尔文—普朗克表述和熵表述。
- 熵及其平衡：用来判断方向和损失的性质。
- 等熵效率：把实际涡轮、压缩机、喷管和泵与理想情形比较。
- 火用：相对于死态可获得的最大有用功。
第8–14章：循环与进阶主题
- 动力与制冷循环：蒸汽动力、燃气动力、制冷与热泵系统。
- 湿空气学：湿空气与空调。
- 燃烧与平衡：反应混合物、化学平衡与相平衡。
评析
优点
- 明确的解题方法。 第一章给出五步解题格式，并提醒不要机械套用；书中的例题遵循这一格式，并附有关于所学内容的注释。
- 清晰的学习支持。 每章都有学习目标、页边术语、“关键工程概念”列表和学习指南清单，读者可以检查自己的进度。
- 覆盖第一门课及更多内容。 前七章讲定律和火用，接下来三章讲主要循环，最后四章扩展到关系式、混合物、燃烧和平衡。
- 火用属于主线内容。 专门一章火用分析紧接在熵这一章之后，因此火用是主干序列的一部分。
局限
- 篇幅。 880页，内容超出一门课程所能涵盖的范围，读者需要决定略过哪些部分。
- 软件与表格。 该方法依赖物性表（附录中有分别针对SI和英制单位的表格索引）和软件，学生需要熟练地在两者之间切换。
- 后面的章节更抽象。 第11章从状态方程和一节重要数学关系式开始，第14章发展平衡判据，所以最后的章节比前面的数学和化学色彩更浓。
在课程中的定位
在这门热力学课程的书单中，Moran与Shapiro属于从第一定律到循环和混合物贯穿整个序列的完整工程教材；Borgnakke与Sonntag的 Fundamentals of Thermodynamics 以及 Thermodynamics: An Engineering Approach 是同类的工程教材，也是最接近的替代品，学生可以按风格在其中选择。Thermodynamics: Concepts and Applications 是较轻松、以例题为主的入门，适合初学。Atkins的 The Laws of Thermodynamics: A Very Short Introduction 讲述背后的基本思想而不做工程计算，Bejan的 Advanced Engineering Thermodynamics 是研究生层次的后续读物，在本书第5至7章之后进一步讨论火用和熵产。
如何使用本书
本书适合学过含微积分的基础物理和单变量微积分的工程专业学生；学过一些化学对燃烧一章有帮助。
对于第一门课，应仔细阅读第1至6章，因为控制体和熵这两章是此后一切内容的基础；一旦理解了第3章的逻辑，就可以把它当作物性数据的参考。然后按课程需要（发电或制冷）从第8至10章中选择循环。第7章的火用分析对注重设计的学生很有价值。第11至14章适合第二门课或更高阶的方向。
用五步格式做章末习题，用“本章小结与学习指南”的清单检验自己是否准备就绪，并在解题时把附录表格放在手边。