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第1章 工程专业1

1.1 工程职业1

1.2 技术团队2

1.2.1 科学家3

1.2.2 工程师4

1.2.3 技术专家和技术员4

1.2.4 熟练技工／工匠5

1.3 工程专业6

1.4 工程职能6

1.4.1 研究7

1.4.2 开发8

1.4.3 设计11

1.4.4 生产与测试12

1.4.5 建筑13

1.4.6 操作13

1.4.7 销售14

1.4.8 管理15

1.4.9 咨询16

1.4.10 教学17

1.5 工程学科18

1.5.1 航空工程18

1.5.2 化学工程20

1.5.3 土木工程21

1.5.4 电子／计算机工程24

1.5.5 环境工程25

1.5.6 工业工程26

1.5.7 机械工程28

1.6 工程教育29

1.6.1 所需的特质30

1.6.2 需要的知识与技能31

1.6.3 继续教育34

1.7 工程与设计34

1.7.1 工程设计简介35

1.7.2 设计过程36

1.7.3 设计和客户39

1.7.4 工程设计的本质40

1.7.5 体验教育中的设计过程41

1.8 将工程师作为职业41

1.8.1 职业特征41

1.8.2 职业注册42

1.8.3 职业道德43

1.8.4 职业协会43

1.9 未来的挑战45

1.9.1 能源45

1.9.2 环境／水46

1.9.3 基础设施48

1.9.4 在世界市场中的竞争优势49

1.10 小结49

习题50

第2章 工程解决方案55

2.1 简介55

2.2 问题分析55

2.3 工程方法56

2.4 问题表示57

2.5 问题表示的标准58

习题66

第3章 技术信息的表示75

3.1 简介75

3.2 收集和记录数据79

3.2.1 手工输入79

3.2.2 计算机辅助技术81

3.3 一般绘图过程81

3.3.1 图纸82

3.3.2 轴的位置和截断线83

3.3.3 刻度尺的分度、刻度值和标记84

3.3.4 轴标签87

3.3.5 点绘制方法87

3.3.6 曲线和符号88

3.3.7 标题89

3.3.8 计算机辅助制图89

3.4 经验函数91

3.5 曲线拟合91

3.6 选点法和最小平方法91

3.7 经验方程：直线92

3.8 经验方程：幂曲线93

3.9 经验方程：指数曲线98

习题101

第4章 工程测量和评估111

4.1 简介111

4.2 数字和有效数字111

4.3 准确度和精度116

4.4 误差117

4.4.1 系统误差117

4.4.2 随机误差118

4.5 近似值119

习题126

第5章 量纲、单位和转换131

5.1 简介131

5.2 美国公制度量衡的发展131

5.3 物理量133

5.4 量纲133

5.5 单位134

5.6 SI的单位和符号135

5.7 使用SI单位的规则139

5.7.1 单位符号和名称139

5.7.2 乘法和除法140

5.7.3 数字140

5.7.4 使用SI单位进行计算140

5.8 美国惯例单位制和工程单位制143

5.9 摄氏温标、华氏温标和绝对温标145

5.10 单位转换145

习题149

第6章 统计学155

6.1 简介155

6.2 频数分布157

6.3 集中趋势的度量158

6.4 差异的度量160

6.5 连续分布165

6.6 正态分布166

6.7 线性回归170

6.8 相关系数176

6.9 应用178

习题185

第7章 力学195

7.1 简介195

7.1.1 坐标系196

7.1.2 单位196

7.2 标量与向量197

7.3 力198

7.4 力系的类型199

7.5 力的传递性199

7.6 力的分解200

7.7 力矩与力偶203

7.8 自由体受力图204

7.9 平衡206

7.10 三维力系212

7.11 应力215

7.12 应变217

7.13 弹性模量218

7.14 设计应力219

习题223

第8章 物料平衡233

8.1 简介233

8.2 质量守恒234

8.3 过程236

8.4 系统分析法238

习题245

第9章 能量249

9.1 简介249

9.2 矿物燃料250

9.2.1 石油的形成与开采250

9.2.2 煤的形成与开采250

9.2.3 天然气的形成与开采251

9.3 矿物燃料的有限供应251

9.3.1 美国石油储量、消耗量与生产251

9.3.2 世界石油储备、消耗与生产253

9.3.3 美国煤炭储量、消耗量与生产253

9.3.4 世界煤炭储量与消耗量254

9.3.5 美国天然气储量与消耗量254

9.3.6 世界天然气储量与消耗量255

9.3.7 结论255

9.4 美国能源消耗的主要领域255

9.4.1 交通256

9.4.2 发电256

9.4.3 家居供暖258

9.4.4 未来25年内的能源预测259

9.5 替代能源260

9.5.1 风能260

9.5.2 水能261

9.5.3 地热能262

9.5.4 太阳能263

9.5.5 核能264

9.5.6 乙醇与生物柴油265

9.5.7 垃圾焚烧发电与生物资源266

9.6 热力学简介266

9.6.1 储能266

9.6.2 能量转化268

9.6.3 热力学第一定律：能量守恒271

9.6.4 热力学第二定律274

9.6.5 效率274

9.6.6 功率277

9.6.7 冷却循环278

习题279

第10章 电学283

10.1 简介283

10.2 电的形成283

10.3 静电284

10.4 电流285

10.5 电势285

10.6 简单电路285

10.7 电阻286

10.8 直流电路原理287

10.9 直流电功率292

10.10 端电压293

10.11 基尔霍夫定律294

10.12 网孔电流299

习题300

第11章 工程经济学309

11.1 简介309

11.2 单利与复利311

11.3 现金流量图314

11.4 现值与终值315

11.5 年金与梯度318

11.5.1 年金终值（偿债基金）319

11.5.2 年金现值（分期偿还贷款）321

11.5.3 资本成本（无限寿命分析）332

11.5.4 算术梯度333

11.5.5 几何梯度336

11.6 经济决策338

11.7 折旧与税341

11.8 总表341

习题342

附录A 单位转换351

附录B NSPE工程师道德准则359

附录C 标准正态曲线下O～Z的面积365

附录D 希腊字母表367

附录E 单位前缀369

附录F 物理常数371

附录G 化学元素373

附录H 近似比重与密度表377

附录I 平面381

附录J 流程图387

附录K 代数（选读内容）399

附录L 三角学（选读内容）407

附录M 电阻色环码421

附录N Al Rohach关于学生技术报告写作的建议423