本书系统深入地探讨了热力学的基础理论与前沿应用，内容涵盖热力学第一、第二定律的精细解读，熵、等关键概念的深入阐述，以及非平衡过程、变质量系统等前沿理论的简要介绍。本书不仅深化了制冷与低温技术、热力循环等传统领域的应用研究，还拓展至超临界流体、辐射热力学、燃料电池及太阳能利用等新兴领域。此外，本书还引入了统计热力学的微观分析方法，揭示了物质的微观结构与宏观性质的关系。本书的特点在于理论深度与广度并重，紧密结合工程实际，为工程技术领域的进步和创新提供理论支撑。 本书可作为高等工科院校相关专业本科生、研究生的教材，也可作为热力学、能源利用等领域的科研人员与工程师的参考书。

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目录
前言
第1章绪论1
11热力学发展史1
12工程热力学的主要内容及研究方法2
13高等工程热力学的架构与传承3
第2章热力学的基础4
21闭口系统的能量分析5
22开口系统的能量分析7
221控制容积系统的质量守恒7
222控制容积系统的能量守恒8
223稳定流动系统的能量方程9
224技术功及在pv图上表示10
23非稳定能量方程应用11
231填充过程12
232气体泄漏过程13
24热力学第二定律的表述14
25卡诺循环、卡诺定理16
26状态参数熵17
27第一和第二TdS方程22
28熵变、熵流与熵产23
29系统的熵平衡计算24
210熵增原理25
211典型不可逆过程的熵产机制27
2111有限温差的传热引起的熵增27
2112带摩擦的流动28
2113混合过程的熵增29
212熵的进一步解释30
本章小结31
问题与思考32
本章习题33
第3章概念及分析37
31能量的可用性及能量的品质37
32概念的提出39
33的计算与平衡方程40
331功的41
332热量的41
333冷能的43
334系统的44
335可用能利用程度的评价48
336稳定流动系统的平衡方程49
34热经济学优化50
35“温度对口，梯级利用”——吴仲华
原则52
36概念的泛化53
361熵与的异同53
362概念在社会科学中的应用54
37热力学定律与人生哲理56
371热力学系统与人体生物学系统的
比较56
372如何实现最大人生价值59
本章小结61
问题与思考63
本章习题64
第4章不可逆过程与有限时间热
力学66
41能量传递过程的不可逆性与熵产66
42不可逆过程与功损68
421不可逆热机的功损失68
422不可逆过程的功损失69
43实际热机的有限时间过程73
431内可逆热机模型74
432斯特藩玻尔兹曼热机78
44有限时间热力学应用举例80
441太阳能蒸馏过程的最佳供热方式80
442带热阻的太阳能蒸馏过程82
本章小结84
问题与思考87
本章习题87
第5章非平衡过程与变质量系统89
51非平衡热力学系统89
52非平衡系统的熵产率和熵源强度90
53变质量系统热力学93
531变质量系统的理想气体状态方程93
532变质量系统的准静态方程95
533变质量非稳定流动系统96
534变质量系统的熵分析98
本章小结100
问题与思考102
本章习题102
第6章实际气体及其状态方程104
61范德瓦尔斯方程104
62雷德利克邝方程106
63维里方程107
64其他实际气体方程109
65对比态原理111
本章小结112
问题与思考113
本章习题114
第7章热力学一般关系式及热物性
系数115
71状态参数的一般微分方程115
72二元函数的全微分条件116
73状态函数与麦克斯韦方程118
74热力学能、焓及熵的一般关系式120
75热系数及其特性125
76比热容的一般关系式128
77相变区的克拉贝龙方程132
本章小结133
问题与思考134
本章习题135
第8章统计热力学概论137
81统计热力学基本原理137
811基本概念137
812量子统计分布140
82玻尔兹曼统计理论144
821正则系综与配分函数144
822热力学宏观量145
823玻尔兹曼关系147
83物质比热容的统计计算148
831气体分子比热容148
832固体中声子和电子的比热容152
本章小结157
问题与思考157
本章习题158
第9章超临界流体与热力循环159
91超临界流体159
911相变与临界现象159
912临界点和超临界流体的热力学
特性163
913超临界流体在热力循环中的工作
特性167
92超临界热力循环168
921超临界二氧化碳布雷顿循环168
922跨临界二氧化碳压缩制冷循环171
本章小结174
问题与思考175
本章习题175
第10章制冷与低温177
101制冷机和热泵177
102逆卡诺循环178
103压缩气体制冷循环179
104理想蒸汽压缩制冷循环182
105复叠式制冷系统186
106多级压缩制冷系统188
107实际蒸汽压缩制冷循环190
108蒸汽压缩制冷循环的第二定律分析192
109回热循环与中间膨胀196
1010布雷顿循环201
1011最佳中间冷却204
10111回热器204
10112在生物传热中的应用206
10113膨胀机的分布207
10114绝热系统210
1012液化215
10121气体的液化215
10122液化器与制冷机的对比215
10123海兰特（Heylandt）氮气液化
系统218
10124液化器和制冷机的效率220
本章小结221
问题与思考222
本章习题223
第11章辐射热力学227
111光子气体的产生及特点227
112光子气体的热力学参数228
1121光子气体的能量228
1122光子气体的温度229
1123光子气体的压力229
1124光子气体的熵230
113光子气体热力学过程231
1131可逆绝热膨胀或压缩过程232
1132可逆等温膨胀或压缩过程232
1133光子气体卡诺循环232
1134光子气体的自由膨胀过程233
1135太阳光的最大功转化效率234
本章小结235
问题与思考238
本章习题238
第12章化学反应240
121燃料和燃烧240
122理论和实际燃烧过程243
123生成焓和燃烧焓246
124反应系统的第一定律分析250
1241稳流系统250
1242闭口系统251
125绝热燃烧温度253
126反应系统的熵变255
127反应系统的第二定律分析257
128燃料电池259
本章小结260
问题与思考262
本章习题262
第13章化学平衡和相平衡265
131化学平衡标准265
132理想气体混合物的平衡常数268
133理想气体混合物Kp的讨论271
134同时反应的化学平衡275
135Kp随着温度的变化276
136相平衡278
1361单组分体系的相平衡278
1362相律279
1363多组分体系的相平衡279
本章小结285
问题与思考287
本章习题287
第14章燃料电池热力学基础290
141燃料电池的特征、类型290
142能斯特方程293
143燃料电池的电压损失296
144燃料电池的热平衡和质量平衡298
145燃料电池的效率299
146燃料电池系统300
本章小结301
问题与思考303
本章习题303
第15章太阳能利用中的热物理
问题304
151太阳辐射中的“能”304
1511太阳能的总量304
1512地球表面的太阳能305
1513太阳辐射的频谱组成305
152太阳辐射中的307
1521黑体辐射的307
1522单色黑体辐射的309
1523灰体辐射的310
153辐射的特点311
154地表利用太阳辐射的理想过程316
1541太阳能利用的理想过程316
1542第三类理想热机的太阳能功
转化的热力学极限317
1543太阳能集热器的得热方程319
1544理想太阳能集热系统321
1545理想太阳能集热系统的最佳工作
温度322
本章小结323
问题与思考326
本章习题327
附表328
参考文献344