本書基于大學(xué)課程，內(nèi)容涉及地質(zhì)學(xué)，地球化學(xué)，地球物理學(xué)和行星科學(xué)等諸學(xué)科。許多要點(diǎn)往往是相關(guān)教科書中所缺乏的。 本書主要揭示了如何將熱力學(xué)分析方法應(yīng)用于處理地質(zhì)學(xué)，地球化學(xué)，地球物理學(xué)中的大量問題，其它所涉及的問題也包括了行星科學(xué)，熱力學(xué)宏觀和微觀性質(zhì)的關(guān)系，粒子效應(yīng)，礦物熱力學(xué)性質(zhì)的估算以及熵產(chǎn)生的動(dòng)力學(xué)等。本書的許多要點(diǎn)往往是其他相關(guān)教科書中所缺乏的，但對(duì)于地球和行星科學(xué)研究至關(guān)重要。 作為教科書，本書致力于讓研究生和研究人員在掌握熱力學(xué)基本原理的同時(shí)，學(xué)會(huì)將它們廣泛應(yīng)用于自然過程和自然體系的研究。
(1)十三五”國家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目
(2)物理學(xué)名家名作譯叢
(3)Ganguly教授是用熱力學(xué)方法深入窺探地球和行星中物理化學(xué)作用及演化的佼佼者，他長年在亞利桑那大學(xué)開設(shè)這門課程
(4)以地球科學(xué)的讀者為對(duì)象來寫作，以化學(xué)熱力學(xué)和地球化學(xué)熱力學(xué)為重點(diǎn)，涉及地球化學(xué)、巖石學(xué)、礦物學(xué)、地球物理和行星科學(xué)等大量問題
(5)中國科大畢業(yè)生校友程偉基教授翻譯，他與原作者共事近20年
吉巴米卡 甘古利(Jibamitra Ganguly)，美國亞利桑那大學(xué)地球科學(xué)系教授，美國地球物理學(xué)會(huì)和礦物學(xué)會(huì)會(huì)士。1938年出生于印度，1967年獲芝加哥大學(xué)地球物理系博士學(xué)位。先后在耶魯大學(xué)和加州大學(xué)洛杉磯分校做博士后研究，1978年起任職于美國亞利桑那大學(xué)。作者在與相平衡、熱力學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)相關(guān)的地球和行星科學(xué)的廣泛領(lǐng)域(包括巖石學(xué)、物理地球化學(xué)和礦物學(xué)等)作出了許多貢獻(xiàn)。特別是通過實(shí)驗(yàn)和理論的結(jié)合研究來揭示多組分自然體系的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)演化信息，并因此于2002年被聘為德國洪堡基金會(huì)研究員。曾主編和合作出版4本專著，并發(fā)表近90篇論文(詳見：www.geo.arizona.edu/Ganguly)。
程偉基，男，1946年生，1968 年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代化學(xué)系，1985年任該校地球和空間科學(xué)系副教授，1986－1988年在加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)地球科學(xué)系工作，1989－2013任職于美國亞利桑那大學(xué)地球科學(xué)系，直至退休，現(xiàn)定居洛杉磯。主要研究領(lǐng)域包括高溫高壓條件下多組分礦物晶體化學(xué)平衡實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，晶體表面元素?cái)U(kuò)散作用的實(shí)驗(yàn)和理論，以及地球和行星中自然體系物理化學(xué)演化的應(yīng)用。
[目錄]
第1章緒論
1.1熱力學(xué)的性質(zhì)和范圍
1.2不可逆過程和可逆過程
1.3熱力學(xué)體系、邊界和變量
1.4功
1.5穩(wěn)定和亞穩(wěn)定平衡
1.6晶格點(diǎn)陣振動(dòng)
1.7電子構(gòu)型和晶體場(chǎng)效應(yīng)
1.8常用物理量和單位
第2章熱力學(xué)及時(shí)和第二定律
2.1熱力學(xué)及時(shí)定律
2.2熱力學(xué)第二定律：經(jīng)典表述
2.3卡諾循環(huán)：熵和熱力學(xué)溫標(biāo)
2.4熵：自然過程的方向和平衡
2.5熵的微觀解釋：玻爾茲曼方程
2.6熵和無序度：礦物學(xué)應(yīng)用
2.7及時(shí)和第二定律的合并陳述
2.8熱平衡條件：第二定律的說明性示例
2.9熱發(fā)動(dòng)機(jī)和熱泵的有效率
第3章熱力學(xué)勢(shì)及其衍生性質(zhì)
3.1熱力學(xué)勢(shì)
3.2封閉體系的平衡條件：用熱力學(xué)勢(shì)的公式化表示
3.3什么是自由能中的自由？
3.4麥克斯韋關(guān)系式
3.5熱力學(xué)方塊：介紹一種記憶工具
3.6蒸氣壓和逸度
3.7衍生性質(zhì)
3.8 Grüneisen參數(shù)
3.9熱膨脹和壓縮系數(shù)與P-T的關(guān)系
3.10熱力學(xué)導(dǎo)數(shù)綜覽
第4章熱力學(xué)第三定律和熱化學(xué)
4.1第三定律和熵
4.2熱容函數(shù)的性質(zhì)
4.3對(duì)端元相固體的熱容和熵的非晶格影響
4.4熱力學(xué)零度的不可達(dá)到性
4.5熱化學(xué)：形式和約定
第5章臨界現(xiàn)象和狀態(tài)方程
5.1臨界點(diǎn)
5.2近臨界和超臨界性質(zhì)
5.3水的近臨界性質(zhì)和巖漿熱液體系
5.4狀態(tài)方程
第6章相變、熔融和化學(xué)計(jì)量相反應(yīng)
6.1吉布斯相律：初步討論
6.2相變和同質(zhì)多象
6.3相變的朗道(Landau)理論
6.4 P-T空間中的反應(yīng)
6.5脫水作用的溫度極大值和熔融曲線
6.6高壓下熔融溫度的推斷
6.7反應(yīng)平衡P-T條件的計(jì)算
6.8高壓下應(yīng)用狀態(tài)方程估算吉布斯自由能和逸度
6.9 Schreinemakers原理
第7章熱壓和地球內(nèi)部的絕熱過程
7.1熱壓
7.2絕熱溫度梯度
7.3地幔和外圈地核的溫度梯度
7.4地球內(nèi)部的等熵熔融
7.5地幔和地核中的熱力學(xué)和地震波速的相關(guān)性
7.6絕熱流動(dòng)的焦耳湯姆孫實(shí)驗(yàn)
7.7伴隨有動(dòng)力能和勢(shì)能變化的絕熱流動(dòng)
7.8地球內(nèi)部物質(zhì)的上升
第8章溶液熱力學(xué)
8.1化學(xué)勢(shì)和化學(xué)平衡
8.2偏摩爾性質(zhì)
8.3偏摩爾性質(zhì)的測(cè)定
8.4溶液中組分的逸度和活度
8.5用吉布斯杜亥姆方程確定組分活度
8.6溶液的摩爾性質(zhì)
8.7理想溶液和過熱力學(xué)性質(zhì)
8.8稀釋溶液中溶解物和溶劑的特性
8.9水在硅酸鹽熔融中的作用
8.10標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：摘要與述評(píng)
8.11溶液的穩(wěn)定性
8.12旋節(jié)線，臨界點(diǎn)和雙結(jié)線(或溶離線)的條件
8.13出溶作用中的相干應(yīng)變效應(yīng)
8.14旋節(jié)線的分解
8.15固溶線測(cè)溫法
8.16場(chǎng)勢(shì)中的化學(xué)勢(shì)
8.17滲透平衡
第9章非電解質(zhì)溶液的熱力學(xué)和混合模型
9.1離子溶液
9.2二元體系的混合模型
9.3多元組分溶體
第10章含有溶體和氣體混合物的平衡
10.1反應(yīng)程度和平衡條件
10.2化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變化和親和性
10.3吉布斯相律和杜亥姆定理
10.4化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)
10.5固體氣體反應(yīng)
10.6固體和熔體之間的平衡溫度
10.7共沸混合體系
10.8固液相圖的解讀
10.9自然體系：花崗巖和月球玄武巖
10.10低共熔點(diǎn)溫度及組成與壓力的關(guān)系
10.11非純體系中的反應(yīng)
10.12從相平衡實(shí)驗(yàn)獲取活度系數(shù)
10.13相的平衡豐度和組成
第11章地質(zhì)體系中的元素分餾作用
11.1主要元素的分餾作用
11.2礦物和熔體之間的微量元素分餾作用
11.3金屬硅酸鹽分餾作用：巖漿洋和地核的形成
11.4溫度和氧逸度f(O2)對(duì)金屬硅酸鹽配分系數(shù)的影響
第12章電解液和電化學(xué)
12.1化學(xué)勢(shì)
12.2活度和活度系數(shù)：平均離子架構(gòu)
12.3質(zhì)量平衡關(guān)系
12.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的約定和性質(zhì)
12.5平衡常數(shù)，溶度積和離子活度積
12.6離子活度系數(shù)和離子強(qiáng)度
12.7多組分高離子強(qiáng)度和高壓高溫體系
12.8礦物穩(wěn)定場(chǎng)活度圖
12.9電化學(xué)電池和能斯特方程
12.10水溶液中氫離子活度：pH和酸度
12.11 Eh-pH穩(wěn)定場(chǎng)圖
12.12海水的化學(xué)模型
第13章表面效應(yīng)
13.1表面張力和能量
13.2表面熱力學(xué)函數(shù)和吸附作用
13.3溫度、壓力和組成對(duì)表面張力的影響
13.4裂紋擴(kuò)展
13.5晶體的平衡形狀
13.6接觸角和雙面角
13.7雙面角與互連的熔體或流體通道的關(guān)系
13.8表面張力和晶粒粗化
13.9顆粒大小對(duì)溶解度的影響
13.10出溶片晶的粗化作用
13.11成核作用
13.12晶粒大小對(duì)礦物穩(wěn)定場(chǎng)的影響
附錄A 熵產(chǎn)生率和動(dòng)力學(xué)問題
A.1熵產(chǎn)生率：不可逆過程中共軛的流和力
A.2流和力的關(guān)系式
A.3熱擴(kuò)散和化學(xué)擴(kuò)散過程：與經(jīng)典方程的比較
A.4昂薩格倒易關(guān)系及其熱力學(xué)應(yīng)用
附錄B 若干數(shù)學(xué)關(guān)系式的討論
B.1全微分和偏微分
B.2狀態(tài)方程，恰當(dāng)和不恰當(dāng)微分以及曲線積分
B.3倒數(shù)關(guān)系
B.4隱函數(shù)
B.5積分因子
B.6泰勒級(jí)數(shù)
附錄C 固體的熱力學(xué)性質(zhì)的估算
C.1氧化物構(gòu)成的端元礦物的CP和S值的估算
C.2焓，熵和體積的多面體近似方法
C.3混合焓的估算
參考文獻(xiàn)
主題索引
