کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی

کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی نوشته استنلی سندلر و ترجمه غلامرضا پازوکی، شیوا عبدالرحیمی و الهام مفرح است که مرکز نشر دانشگاه امیرکبیر آن را منتشر کرده است. این کتاب به یکی از پرسش‌های مهم در ترمودینامیک پاسخ می‌دهد: چگونه می‌توان از رفتار مولکول‌ها به خواصی مثل فشار، ظرفیت گرمایی، تعادل شیمیایی و معادله‌ی حالت رسید. نویسنده به‌جای ماندن در سطح تعریف‌های کلی، پیوند میان توصیف میکروسکوپی و کاربردهای مهندسی و شیمی‌فیزیک را نشان می‌دهد. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی

کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی نوشته استنلی سندلر برای توضیح رابطه‌ی میان جهان مولکولی و خواص قابل‌اندازه‌گیری مواد شکل گرفته است. متن از این نقطه آغاز می‌کند که ترمودینامیک کلاسیک با وجود توانایی‌اش در توصیف بسیاری از فرایندها، همیشه نمی‌تواند منشأ مولکولی بعضی رفتارها را روشن کند. به همین دلیل نویسنده سراغ ترمودینامیک آماری می‌رود تا نشان دهد کمیت‌هایی مانند فشار، انرژی درونی، ظرفیت گرمایی، ثابت تعادل شیمیایی و معادله‌ی حالت چگونه از توزیع‌های احتمالی و حالت‌های میکروسکوپی به دست می‌آیند. تأکید اصلی متن بر خواص تعادلی است و از همان فصل‌های آغازین، مفاهیمی مثل حالت ماکروسکوپی و میکروسکوپی، فرضیه‌های مکانیک آماری، توزیع بولتزمن و تابع تقسیم کانونیکال را به‌عنوان پایه‌ی بحث پیش می‌برد.
این کتاب فقط به مبانی نظری بسنده نمی‌کند و از دل همان مبانی به سراغ نمونه‌های مهم در شیمی و مهندسی شیمی می‌رود. فهرست فصل‌ها نشان می‌دهد که مسیر کتاب از گاز ایده‌آل تک‌اتمی و چنداتمی آغاز می‌شود و بعد به مخلوط‌های شیمیایی، مجموعه‌های آماری مختلف، مولکول‌های دارای برهم‌کنش، پتانسیل‌های بین‌مولکولی، مدل‌های شبکه، توابع توزیع پیکربندی، نظریه‌های معادله‌ی انتگرال، شبیه‌سازی مونت‌کارلو و دینامیک مولکولی، نظریه‌ی اختلال، محلول‌های الکترولیت و مدل‌های تعمیم‌یافته‌ی واندروالس می‌رسد. نویسنده در مقدمه توضیح داده است که هدفش ارائه‌ی شرحی فشرده اما دقیق از ایده‌های اساسی و نشان‌دادن کاربرد آن‌ها در مسائل واقعی است؛ از جمله درک ضریب ویریال، رفتار محلول‌های کلوئیدی و پروتئینی، و پایه‌های مولکولی معادله‌های حالت و مدل‌های ضریب فعالیت. همین جهت‌گیری باعث شده متن برای دانشجویانی که می‌خواهند از سطح فرمول‌ها عبور کنند و منطق پشت آن‌ها را بفهمند، اهمیت ویژه‌ای پیدا کند.

خلاصه کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی

کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی توضیح می‌دهد که برای پیش‌بینی خواص ماکروسکوپی یک سیستم، لازم نیست رفتار تک‌تک مولکول‌ها به‌صورت مستقیم دنبال شود، بلکه می‌توان با استفاده از احتمال، توزیع انرژی و میانگین‌گیری آماری به نتیجه رسید. متن از تعریف حالت‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی شروع می‌کند و سپس با معرفی تابع تقسیم، راه محاسبه‌ی کمیت‌های ترمودینامیکی را باز می‌کند. در ادامه، بحث از گازهای ایده‌آل به سیستم‌های پیچیده‌تر می‌رسد؛ جایی که برهم‌کنش مولکولی، معادله‌های حالت، محلول‌ها، سیالات متراکم و حتی شبیه‌سازی‌های مولکولی وارد میدان می‌شوند. دغدغه‌ی اصلی این کتاب روشن‌کردن این پیوند است که داده‌های مولکولی چگونه به زبان ترمودینامیک تبدیل می‌شوند.

چرا باید کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی را بخوانیم؟

دلایل خواندن کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی را می‌توان این‌طور خلاصه کرد:

• این کتاب پیوند میان خواص ماکروسکوپی ماده و توصیف مولکولی آن را به‌صورت روشن دنبال می‌کند.
• خواننده با مفاهیم پایه‌ای مثل حالت‌های میکروسکوپی، توزیع بولتزمن و تابع تقسیم آشنا می‌شود و جایگاه هریک را در محاسبه‌ی خواص ترمودینامیکی می‌فهمد.
• متن نشان می‌دهد معادله‌های حالت، ضرایب ویریال و مدل‌های ضریب فعالیت فقط فرمول‌های آماده نیستند و پشتوانه‌ی آماری و مولکولی دارند.
• فصل‌های کتاب از گاز ایده‌آل تا سیالات متراکم، محلول‌های الکترولیت و شبیه‌سازی مولکولی را پوشش می‌دهند و دامنه‌ی بحث را گسترده‌تر می‌کنند.
• این کتاب برای درس‌های شیمی‌فیزیک و مهندسی شیمی، پلی میان مباحث مقدماتی و موضوعات پیشرفته‌تر ترمودینامیک می‌سازد.
• کتاب بر کاربرد مفاهیم در مسائل مهندسی و علمی تکیه دارد و فقط در سطح تعریف‌های انتزاعی متوقف نمی‌ماند.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

خواندن کتاب مقدمه ای بر ترمودینامیک آماری کاربردی به این گروه‌ها پیشنهاد می‌شود:

• دانشجویان شیمی، مهندسی شیمی و رشته‌های نزدیک که می‌خواهند مبانی ترمودینامیک آماری را منظم‌تر یاد بگیرند.
• خوانندگانی که در درس ترمودینامیک با فرمول‌ها روبه‌رو شده‌اند و حالا می‌خواهند منشأ مولکولی آن‌ها را بهتر بفهمند.
• پژوهشگرانی که درباره‌ی سیالات، محلول‌ها، تعادل شیمیایی یا مدل‌های ترمودینامیکی کار می‌کنند.
• کسانی که می‌خواهند با مفاهیمی مثل تابع تقسیم، مجموعه‌های آماری و توزیع انرژی در سطحی آموزشی و جدی آشنا شوند.
• مخاطبانی که به کاربرد شبیه‌سازی مولکولی و تحلیل آماری در مسائل فیزیکی و مهندسی علاقه دارند.