ترمودینامیک مبحثی کاملاً منطقی و شیواست که با بیان چند قانون اولیه، به‌طور سیستماتیک متدی را برای تعریف بسیار دقیق رفتار ماده ارائه می‌دهد که مبتنی بر هیچ مدل و تئوری نیست.

اصول ترمودینامیک به همان‌اندازه که برای فلزات مثل آهن یا سیستم Fe – C قابل اعمال است برای غیرفلزات مثل زیرکونیا یا سیستم Zro2 – Cao نیز قابل اعمال است.

ازجمله خصوصیات این کتاب این است کتاب به‌وسیله یک متالورژیست نوشته شده لذا دارای تم متالوژی می‌باشد و هم‌چنین کتاب تلفیقی از جنبه‌های تئوری و کاربردی اصول ترمودینامیک است.

اگرچه مقالات و نوشتارهای استاندارد و بسیار عالی در زمینه ترمودینامیک وجود دارد، اما این کارهای استاندارد به‌وسیله ترمودینامیک‌دانها و برای ترمودینامیک‌دانها نوشته شده است و به‌عنوان یک کتاب درسی که دانشجویان مبتدی را با ترمودینامیک آشنا می‌سازد، مناسب نیست.

از این‌رو کتاب حاضر به‌عنوان یک کتاب درسی، دانشجویان را با مبانی این علم، آشنا کرده و قابلیت آنها را برای استفاده بیشتر از نوشتارهای استاندارد افزایش می‌دهد.

ترتیب ارائه مطالب در این کتاب به‌نحوی است که سعی شده در تمام طول کتاب پیوستگی، توسعه و کاربرد اصول حفظ شود و هم‌چنین سعی شده است اصول همان‌طوری که توسعه یافته است، نشان داده شوند و کاربرد آنها به‌وسیله تعداد قابل ملاحظه‌ای مثال روشن شود.

باتوجه به اینکه محاسبه تغییر انتروپی و انتالپی واکنش‌ها در دماهای مختلف یکی از مسائل کاربردی متالوژی است، دسترسی به اطلاعات موردنیاز برای اینگونه محاسبات حائز اهمیت می‌باشد. جداول موجود در آخر متن اصلی کتاب فقط برای حل مسائل و مثال‌های ذکر شده آمده است لذا به‌عنوان ضمیمه مجموعه نسبتاً کاملی از اطلاعات ترمودینامیکی شامل تغییر انتالپی و انتروپی استاندارد در دمای 298 درجه کلوین و هم‌چنین تغییرات ظرفیت گرمایی عناصر و ترکیبات در فشار ثابت برحسب دما، در انتهای کتاب اضافه شده است.

کتاب حاضر در 6 فصل، ابتدا به تعریف مقدمه و مفاهیم ترمودینامیکی می‌پردازد سپس مباحث قانون اول ترمودینامیک، قانون دوم ترمودینامیک، تعبیر آماری انتروپی – توابع ترمودینامیکی مورد بررسی قرار داده و درنهایت ظرفیت گرمایی، انتالپی، انتروپی و قانون سوم ترمودینامیک را توضیح می‌دهد.

کتاب «مقدمه‌ای بر ترمودینامیک مواد» در 356 صفحه و به‌قیمت 35 هزار ریال دراختیار دانشجویان رشته مهندسی مواد، رشته شیمی و علاقه‌مندان قرار دارد.

1- مقدمه و تعریف مفاهیم ترمودینامیکی.................................................................... 1

1-1- مقدمه.......................................................................................................... 1

2-1- مفهوم حالت.................................................................................................. 1

3-1- تعادل ساده (حالت ساده تعادل)......................................................................... 5

4-1- معادله حالت یک گاز ایده‌آل............................................................................... 7

5-1- واحدهای کار.................................................................................................. 10

6-1- خواص فراگیر و متمرکز، سیستم همگن و ناهمگن................................................. 11

7-1- دیاگرام فاز و سازندهای ترمودینامیکی................................................................. 12

2- قانون اول ترمودینامیک........................................................................................ 19

1-2- مقدمه.......................................................................................................... 19

2-2- رابطه بین کار و گرما......................................................................................... 20

3-2- انرژی داخلی و قانون اول ترمودینامیک................................................................. 22

4-2- فرآیندهای با حجم ثابت.................................................................................... 27

5-2- فرآیندهای با فشار ثابت و انتالپی، Hو................................................................. 28

6-2- ظرفیت گرمایی............................................................................................... 28

7-2- فرآیندهای برگشت‌پذیر بی‌درو (آدیاباتیک رورسیبل)................................................ 34

8-2- تغییر فشار یا حجم یک گاز ایده‌آل بصورت تک‌دما و برگشت‌پذیر (ایزوترم رورسیبل)........ 35

9-2- خلاصه.......................................................................................................... 37

10-2- مثالهای عددی.............................................................................................. 39

مسائل................................................................................................................ 46

3- قانون دوم ترمودینامیک........................................................................................ 51

1-3- مقدمه.......................................................................................................... 51

2-3- فرآیندهای خودبخودی یا طبیعی......................................................................... 52

3-3- انتروپی و معیار خودبخودی................................................................................ 54

4-3- فرآیند برگشت‌پذیر........................................................................................... 56

5-3- مثالی از فرآیندهای برگشت‌پذیر و برگشت‌ناپذیر..................................................... 57

6-3- انتروپی و گرمای روزسیبل................................................................................. 60

7-3- تراکم تک‌دما و برگشت‌پذیر (ایزوترم رورسیبل) گاز ایده‌آل.......................................... 64

8-3- انبساط برگشت‌پذیر و بی‌درو (آدیاباتیک رورسیبل) گاز ایده‌آل.................................... 65

9-3- خلاصه و جمع‌بندی.......................................................................................... 67

10-3- خصوصیات ماشینهای حرارتی.......................................................................... 67

11-3- مقیاس ترمودینامیکی درجه حرارت................................................................... 71

12-3- قانون دوم ترمودینامیک................................................................................... 75

13-3- حداکثر کار.................................................................................................... 78

14-3- انتروپی و معیار تعادل..................................................................................... 80

15-3- بیان تلفیقی قانون اول و دوم ترمودینامیک.......................................................... 81

16-3- خلاصه........................................................................................................ 83

17-3- مثالهای عددی.............................................................................................. 85

مسائل................................................................................................................ 94

4- تعبیر آماری انتروپی............................................................................................ 97

1-4- مقدمه.......................................................................................................... 97

2-4- انتروپی و بی‌نظمی در مقیاس اتمی................................................................... 98

3-4- مفهوم حالت میکروسکوپی............................................................................... 99

4-4- تعیین محتمل‌ترین حالت میکروسکوپی................................................................ 102

5-4- تأثیر دما........................................................................................................ 107

6-4- تعادل حرارتی در یک سیستم و معادله بولتزمن..................................................... 109

7-4- جریان گرما و تولید انتروپی................................................................................ 111

8-4- انتروپی حرارتی و انتروپی وضعیتی..................................................................... 113

9-4- خلاصه.......................................................................................................... 118

10-4- مثالهای عددی.............................................................................................. 119

مسائل................................................................................................................ 122

5- توابع ترمودینامیکی............................................................................................ 123

1-5- مقدمه.......................................................................................................... 123

2-5- انتالپی، Hو.................................................................................................... 125

3-5- انرژی آزاد هلمهولتز، Aو.................................................................................... 126

4-5- انرژی آزاد گیبس، Gو........................................................................................ 133

5-5- خلاصه معادلات حاکم بر یک سیستم بسته......................................................... 135

6-5- تغییر ترکیب و اندازه سیستم............................................................................. 135

7-5- پتانسیل شیمیایی.......................................................................................... 137

8-5- روابط ترمودینامیکی......................................................................................... 139

9-5- روابط ماکسول................................................................................................ 140

10-5- فرمول تبدیل................................................................................................. 142

11-5- معادله گیبس هلمهولتز.................................................................................. 143

12-5- خلاصه........................................................................................................ 145

13-5- مثالی از کاربرد روابط ترمودینامیکی................................................................... 146

مسائل................................................................................................................ 149

6- ظرفیت گرمائی، انتالپی، انتروپی و قانون سوم ترمودینامیک....................................... 153

1-6- مقدمه.......................................................................................................... 153

2-6- محاسبات تئوری ظرفیت گرمائی........................................................................ 154

3-6- رابطه تجربی ظرفیت گرمائی............................................................................. 165

4-6- انتالپی به‌عنوان تابعی از دما و ترکیب شیمیائی.................................................... 171

5-6- وابستگی انتروپی به دما و قانون سوم ترمودینامیک............................................... 182

6-6- تحقیق تجربی قانون سوم ترمودینامیک............................................................... 189

7-6- تأثیر فشار بر انتالپی و انتروپی........................................................................... 198

8-6- خلاصه.......................................................................................................... 200

9-6- مثالهای عددی............................................................................................... 201

مسائل................................................................................................................ 211

جداول ترمودینامیکی............................................................................................... 215

پاسخ مسائل........................................................................................................ 229

جداول ترمودینامیکی (تکمیلی)................................................................................. 241