본 책은 "열역학 다이제스트" "금속의 원리 다이제스트" "전자 현미경 다이제스트"를 합쳐서 만든 합본이다.

Part 1. 열역학
열역학(Thermodynamics)은 열을 중심으로 한 에너지의 이동에 관한 학문이다. 이공계에서 전공 분야에 관계없이 반드시 알아야 할 과목을 ‘Basic science and engineering(기본 과학과 공학)’이라고 한다. 열역학은 기본 과학과 공학의 중심이 되는 과목이다. 본 책은 열역학의 핵심이 되는 부분을 요약 정리한 것으로 열역학의 기초 개념부터 통계 열역학까지 반드시 알아야 할 내용 위주로 핵심적인 내용만 다루었다.

Part 2. 금속의 원리
금속 공학의 물리 야금은 고체 물리에서 발전된 학문이기 때문에 역학이 중요한 역할을 하게 된다. 탄성학, 소성학을 기반으로 재료를 이해하려는 노력을 해야만 금속을 비롯한 재료학에 대한 정확하고 폭 넓은 이해가 가능하다. 또한, 금속 공학에서 중요한 이론적 기초가 디스로케이션과 파단 역학이다. 본 책에서는 이 두 분야를 중점적으로 다루었다.

Part 3. 전자 현미경
재료학의 기본은 물질의 내부 구조와 물성과의 관계를 확립시키는 것이다. 이런 관계를 바탕으로 물질의 내부 구조를 제어하여 물성을 향상시키는 방안을 강구할 수 있게 된다. 재료학뿐만 아니라 생화학에서도 X선 회절법으로 DNA의 구조를 밝히면서 과학의 새로운 장이 열렸다. 물질의 내부 구조는 원자의 배치를 의미한다. 물질의 내부 구조를 밝힐 수 있는 가장 강력한 도구가 X선 회절법(X-ray diffraction)과 전자 회절법(electron diffraction) 이다. 금속 공학에서는 투과 전자 현미경의 도입으로 금속의 선결함, 면결함을 직접 관찰할 수 있게 되었다. 수학적 모델로 간주되었던 선결함이 전자 현미경으로 직접 관찰되자 수학이 금속 공학 이론 정립에 중요한 도구가 되었다. 수학의 도입으로 금속 공학이 아름다운 학문으로 재탄생한다.
본 책에서는 회절법(diffraction)의 수학적 해석과 금속 결함인 선결함(dislocation), 면결함의 수학적 분석법의 소개를 통하여 전자 현미경에 대한 개념 확립을 할 수 있도록 내용을 구성하였다. 투과 전자 현미경과 같은 고급 분석법으로 재료 공학에 대한 시야를 넓힐 수 있기를 바란다.

PART 1. 열역학

1. 기초 개념
2. 이상 기체 상태 방정식
3. 열역학 제 1 법칙
4. 열용량(heat capacity)
5. 열역학 제 2 법칙
6. 화학 퍼텐셜(chemical potential)
7. 상평형(phase equilibrium)
8. 기체의 열역학적 성질
9. 용해
10. 용액의 열역학적 성질
11. Gibbs-Duhem 식의 완전형
12. 이상 용액
13. 평형 상수
14. 전기 화학
15. 통계 열역학 종류
16. Canonical ensemble
17. 입자 통계 열역학
18. 통계 열역학의 열용량

PART 2. 금속의 원리

1. 물리량
2. 기초 수학
3. 기초 과학과 공학
4. 응력의 정의
5. Plane stress에서 응력 상태
6. Mohr circle
7. 입체 도형에서 응력 상태
8. Stress-strain 관계식
9. 디스로케이션(dislocation)
10. 파단 역학(fracture mechanics)
11. Flow curve
12. Hooke 법칙의 일반형
13. 항복 조건(yield criteria)
14. 철의 Flow curve 분석
15. 결정학
16. 확산

PART 3. 전자 현미경

1. 기초 개념
2. 기초 수학
3. 전자기학
4. 푸리에 변환
5. X선 회절
6. 파동 함수
7. Atomic scattering factor
8. 회절 조건
9. 상(image)형성
10. 선결함(dislocation)