熵,巨势与开放的近平衡系统热力学第二定律的两种表…

从分析局域平衡理论框架内封闭热力学系统之熵产生与特性函数变率的关系入手，阐明了非平衡态的热力学特征，即非负耗散强度及非平衡线性区向最小耗散态演化的趋势，实际上是分别体现在热力学势的一阶及二阶变率层次上的状态演化方向。同时，提出了以巨势为基础的开放非平衡系热力学第二定律的表述形式，论证了在近平衡区与最小熵产生原理的等价关系。     

热力学非线性区最小熵产生原理和热力学稳定性

经典的非平衡态热力学只能在热力学线性区证明最小熵产生原理,无法在非线性区证明该定理.将热力学熵平衡方程同动力学方程组结合,使最小熵产生原理能够在热力学非线性区得以证明,使之成为非平衡态热力学线性区和非线性区都成立的普遍原理.经典的非平衡态热力学超熵未包括宏观动力过程.必须引入广义动能修正超熵才能作为系统的Lyapounov稳定性函数.但是考虑了动力过程的理想流体负超熵可以直接作为系统的Lyapounov稳定性函数,而且证明导致系统不稳定的原因是流体宏观参数扰动同宏观过程相互作用的结果.对于环境流体这个Lyapounov稳定性判据是目前得到的普遍的稳定性判据.     

广义正则统计算符与非平衡过程热力学

本文简要介绍Robertson引入的、适用于非线性区(远离平衡状态)的广义正则统计算符,并给出非平衡态熵的表式。着重运用广义正则统计算符简洁、明了地推证了非平衡热力学中的两个重要定理:最小熵产生定理和超熵判据判据公式。在推导过程中,仅作了局域平衡的假定。     

流化床非平衡态热力学分析模型

用非平衡态热力学的分析方法分析了流化床系统的熵、熵产生、熵流,讨论了流化床系统的热力学分支和耗散结构分支,论证了流化床系统的能量最小原则,使热力学第二定律同流化床理论研究有机地相结合。建立了鼓泡流化床的数学模型和过渡态判据。热力学第二定律的引入,使热力学和流体动力学与流化床理论研究、耗散结构分支与系统运动形式的多样性、系统总体稳定与局部非稳定在理论描述上相统一。     

熵理论证明稳恒电流的产生

我们采用赵文桐先生提出的，将研究非平衡系统自组织的耗散结构理论和协同学结合起来叫耗散结构——协同学的方法，证明了稳恒电流产生的微观原因，是由于通电系统中各子系的协同作用的结果，这时系统会突变为熵产生为最小的宏观有序结构．     

电路中的最小熵产生率原理

将不可逆过程热力学中的熵产生率概念推广应用到稳恒电路，给出了Ｐｒｉｇｏｇｉｎｅ最小熵产生率原理可适用于稳恒电路的电动力学证明。     

人体血流变参数演变的热力学分析

健康人血流变参数随年龄而演化，根据非平衡热力学理论分析这一演化与生命有机体熵变的联系。     

环境流体中的熵平衡方程和动力熵产生

熵平衡方程是非平衡态热力学的基础.但是目前的经典熵平衡方程,内能中不合理地隐含着流体微团组分相对于质心运动的动能,并非热力学意义上的平均分子运动动能.文中以内能仅为平均分子运动动能概念为出发点,重新推导得到了修正的熵平衡方程.在熵平衡方程中导入动力熵产生,使熵平衡方程能以显式表述动力过程.这时熵平衡方程不仅描述了一个热力学系统的不可逆过程,而且描述了动力可逆过程所造成的系统熵变化.使熵平衡方程能描述热力学系统状态和发展方向,更为合理且更具有普遍性.     

超声吸收和生物组织的熵产生——一个癌症理疗的新方案

通过热力学计算证明,超声在生物组织中的粘滞耗散和热耗散引起的吸收低于化学弛豫引起的非经典吸收,低频低强度的超声吸收在生物组织中的熵产生对于癌细胞和正常细胞是不同的,这种不同联系于二者的酸度差异.理论计算证明,低频低强度的超声照射可以导致癌细胞和正常细胞熵产生率的倒转,从而可以改变熵流方向,抑止癌的毒性信息流的扩散.这提供了癌症理疗的一个新方案.     

非平衡系统中的熵产生与能耗散函数

从普遍的热力学方程出发，导出了粘性多组分流体有外力场存在时的熵产生和能耗散函数的一般表达式，通过对具体过程的分析讨论，指出：能耗散函数在存在体积力的情况下，不具有普适性。     

非平衡系统的势函数

用热力学极限下master方程的定态解定义了非平衡系统的势函数,证明在平衡态时,这个势函数归为熵,在线性非平衡区它等效于超熵.在远离平衡态当熵和超熵失去了作为热力学势的性质后,新定义的非平衡势仍然保持它在近平衡时的全部作为势的特征.     

Entropy equilibrium equation and dynamic entropy production in environment liquid

The entropy equilibrium equation is the basis of the nonequilibrium state thermodynamics. But the internal energy implies the kinetic energy of the fluid micelle relative to mass center in the classical entropy equilibrium equation at present. This internal energy is not the mean kinetic energy of molecular movement in thermodynamics. Here a modified entropy equilibrium equation is deduced, based on the concept that the internal energy is just the mean kinetic energy of the molecular movement. A dynamic entropy production is introduced into the entropy equilibrium equation to describe the dynamic process distinctly. This modified entropy equilibrium equation can describe not only the entropy variation of the irreversible processes but also the reversible processes in a thermodynamic system. It is more reasonable and suitable for wider applications.     

非理想性对BZ反应体系热力学性质的影响

作者在对非理想BZ反应体系动力学行为研究的基础上，进一步研究了非理想性对BZ反应体系热力学性质的影响．通过非平衡态热力学理论分析，并根据实测浓度振荡变化时序数据进行计算，结果表明：非理想BZ反应体系中出现的双峰振荡较单峰振荡具有更大的熵产生周期平均值，表明维持多环极限环的时间自组织行为比单环极限环需要更大的熵流，而且惰性电解质的加入，使这种差别进一步扩大．     

化学反应交联的随机热力学效应

根据受噪声作用的有限化学反应系统的随机热力学理论，以存在膜平衡交联的简单反应模型为例，建立了交联体系的有效主方程及有效随机熵平衡方程。进而阐了这类体系中有效熵产生的统计内涵，初步揭示出内涨落和来自化学反应交联的外噪声的随机热化学效应。     

最小耗能原理再讨论

最小耗能原理不能由普利高津的最小熵产生定理拓展而得到,最小耗能原理只适用于非平衡系统的非平衡定态.     

空间关联与非均匀化学反应体系非平衡定态的涨落熵产生

用随机位方法分析了理想化学反应－扩散体系分布函数非平衡蜕变的热力学效应，揭示了非Ｐｏｉｓｓｏｎ空间关联对非平衡态熵的影响，并计算了熵产生。证明涨落熵产生完全来自化学反应局域涨落，与通过扩散耦合引起的各体系元之间的空间关联无关。     

自发熵减少及其统计公式

世界为何能抵抗熵增加定律而涌现自组织结构?孤立系统的熵是否永远只增不减?热力学退化和自组织进化可否统一,如何统一?本文从非平衡熵演化方程出发,论证内部有相互吸引力作用的非平衡系统可能会自发涌现一种新的熵减少,它与传统的熵增加定律共存,互相抵消,结果导致孤立系统的总熵可能减少,从而不仅使孤立系统亦促进开放系统涌现自组织结构。本文推导出这种新的熵减少率的统计公式,并从数学形式和微观物理基础两方面与作者前些年得到的熵增加定律的统计公式作了对比;进而给出孤立系统和开放系统的总熵变化率公式,前者由熵增加定律公式和新的熵减少率公式相加决定,后者为熵增加、熵减少和熵流出3项的代数和,二者都显示了热力学退化和自组织进化的统一。应用本文理论公式,定性地讨论了两个实际孤立系统不均匀结构的形成,包括对宇宙热寂推论的澄清。     

癌和正常细胞熵产生的差异性及其治疗意义

通过热力学计算证明通常条件下癌细胞的熵产生率高于正常细胞,熵流方向为从癌到正常组织.但在适当外场作用下,正常细胞的熵产生率可提高更多,因而可以改变熵流方向,从而抑止癌的毒性信息流的扩散.设计了可试用于癌症治疗的方脉冲电场.     

信息熵通过系统变化规律的研究

对孤立热力系统中的不可逆过程，热力系统熵自发不可逆地增加；而对自发进行的物理变化过程，物理场熵是减小的。迄今，信息系统中信息熵的变化规律尚不十分明确。对此进行研究，得出结论：带限平稳正态随机信号通过因果最小相位线性系统后，熵可增加或减小，可用线性逆系统使熵可逆变化；平稳非正态独立同分布随机信号通过因果非最小相位线性系统后，熵恒增加，并趋近平稳正态信号，使熵趋于最大。原线性系统不能使熵可逆变化，亦不