有限时间热力学理论的特征及发展中几个重要标志

有限时间热力学是经典热力学的延伸和推广,是现代热力学理论的一个新分支。主要研究非平衡系统的有限时间中能流和熵流的规律。它既不同于20世纪30年代建立起来的不可逆热力学,又不同于工程热力学,有它自己鲜明的理论特征。现已广泛地应用于物理、化学和工程热物理等许多学科领域,建立了一系列相应的新理论。在有限时间热力学的发展过程中,内可逆卡诺循环模型、最大功率输出时的效率、基本优化关系、内可逆循环统一理论、不可逆循环理论等方面的研究起到了极其重要的作用。文中还结合相关的问题简述我们组在有限时间热力学研究中所做的部分工作和特色。     

人造金刚石低压气相生长的热力学研究

用非平衡热力学耦合模型研究金刚石在ＣＨ４／Ｈ２和Ｃ２Ｈ２／Ｏ２气相体系中的生长，计算了不同压力下这两种体系生长金刚石的相图，与用经典的平稳热力学理论计算的相图不同，得到的相图都有金刚石生长区。     

任意维经典非理想气体热力学性质的研究

求出了n维经典非理想气体的物态方程和热力学函数.由London理论得知,当维数n＜6时,不同维数的经典非理想气体的物态方程的形式基本一样,且与能谱关系无关;当维数n≥6时,如果仍用London理论,则巨配分函数发散,此时物态方程及热力学函数将无意义.事实上只要使用刚性球模型,无论是否使用London理论,总存在一个维数n,当维数大于n时巨配分函数发散.     

非平衡系统中的绝对温度和热力学压强

从广义熵方程出发,研究了非平衡系统的绝对温度和热力学压强,并给出了单分子理想气体的解析表达式.结果表明,非平衡系统的绝对温度和热力学压强一般低于局域平衡时的温度和压强.     

非平衡热力学、耗散结构和辩证法

本文系统化了非平衡热力学和耗散结构的若干辩证法问题，同时，提出了平衡热力学、线性热力学和非线性热力学的适用条件及关系．这些关系写成一表以便互相比较．文章认为非线性热力学是普遍的理论，它能应用到远离平衡态，然而，这远离平衡仍是有限的．远离平衡是相对于近平衡的概念，其精确定义是不满足ＪＫ＝∑ｉＬＫｉＸｉ的非平衡态．     

网络热力学--热力学发展的一个新逻辑阶段

分析了网络热力学基本理论及解决复杂能量系统问题的统一化方法，说明网络热力学是经典热力学和非平衡态热力学统一化发展的一个新逻辑阶段．用网络热力学对某能量系统进行的分析表明，它是处理线性能流系统的通用工具，在非线性和非稳态的复杂电系统和非电系统中有着广阔的应用前景．     

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。     

非线性非平衡化学现象简介

本文具体介绍了几个典型的非线性非平衡化学现象的实例（耗散结构、BZ振荡反应、化学波）和与之相关的非平衡态热力学理论和非线性化学动力学理论。     

非理想气体热力学性质的研究

用量子统计的方法得到非理想气体的范德瓦尔斯方程,并从简化的L－J位势出发对非理想气体的压强,体积的修正及其热力学性质进行了讨论。     

卡诺定理和热力学第二定律须正确扩展

热力学是一门依靠大量科学实验的事实发展起来的近代科学学科.在19世纪经典热力学有过它的辉煌年代,曾经是当时科学发展的一个典范.卡诺定理和由此建立起来的经典热力学第二定律,其正确性不容任何形式的否定.但由于近百年的欠发展,如今热力学成为比较罕见的谬误相对集中的学术领域.当前对卡诺定理和经典热力学第二定律的否定,大体上可以分为两种：一种是比较直接的反对,或声称得到了第二类永动机;另一种是通过篡改或混淆热力学熵函数的定义,或利用根本不存在的＂麦克斯韦妖＂等（包括声称为＂证明热力学第二定律＂的形式）来进行否定.为驳斥谬误,通过一种改变内部热容的卡诺热机的详细描述,证明：卡诺定理和经典热力学第二定律不可能也不容否定.同时指明：它们必须正确地加以发展成为扩展卡诺定理和普适化热力学第二定律.     

广义正则统计算符与非平衡过程热力学

本文将介绍Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ引入的，适用于非线性区（远离平衡状态）的正则统计算符，并给出非平衡态熵的表达式。运用广义正则统计算符更简洁，明了地推证非平衡热力学中的最小熵的产生定理。在推导过程中，仅作了局域平衡假定。     

CH4／CO2体系化学气相淀积金刚石的非平衡定态相图计算

用非平衡热力学耦合模型首次获得了由ＣＨ４／ＣＯ２体系化学气相淀积金刚石的相图。该相图与用经典平衡热力学得 结果不同,相图中出现了１个金刚石的生长区,相图中的金刚石生长区是实现金刚石气相生长的热力学基础,它的存在体现了超平衡氢原子等激活粒子对石墨的激活和对金刚石的稳定作用。     

干燥机理的非平衡热力学模型

依据非平衡热力学原理，导出了干燥过程的一种数学模型     

广延不可逆热力学

从热力学的观点就有序无序而论，可以把物质体系分为两类：一类不需要和外界环境进行物质和能量的交换，即在孤立的条件下和在平衡的条件下得以维持其结构。另一类体系只有通过和外界环境进行物质和能量的交换，在非平衡条件下才得以维持并呈现出宏观范围的时空有序。经典热力学只能对第一类体系做出解释和预言，     

非生命体系中负熵反应和反应耦合的定量计算——1个“简单”而又“神秘”的低压人造金刚石的热力学问题

激活低压金刚石气相生长过程是热力学耦合反应,在生长温度１２００Ｋ,压强为１０４ｋＰａ和激活温度为２４００Ｋ时,以石墨为原料最终生成金刚石是一个负熵（产生）反应（ΔｉＳ１＝－５．８０ＪＫ－１）;它在超平衡原子氢生成氢分子的正熵反应（ΔｉＳ２＝９３．９３ＪＫ－１）的推动下得以进行;耦合参数的经验值χ＝０．２８,生成低压金刚石的总反应熵产生（ΔｉＳ３＝ΔｉＳ１＋χΔｉＳ２＝２０．５０ＪＫ－１）是正值;符合热力学基本定律．负熵反应和热力学耦合术语被广泛用于解释生命现象,但以往从未找到定量的证明．     

化学振荡的热力学线性关系的分析

本文简要介绍了化学振荡的发展过程,并从热力学方面对化学振荡的研究进行了阐述.     

含有非热力学平衡离子和尘埃颗粒电荷变化的热尘埃等离子体中的尘埃声波

使用约化摄动法得到了描述含有尘埃颗粒电荷变化、非热力学平衡离子和玻尔兹曼分布的电子的热尘埃等离子体中尘埃声波修正的KdV(mKdV)方程.并对孤立波受尘埃流体、离子和电子的温度,非热力学平衡快离子参数,尘埃电荷变化以及尘埃颗粒、离子和电子数密度的影响进行了数值模似.     

一类非奇异黑洞的热力学稳定性

黑洞也是一种热力学系统,则对于黑洞通常的热力学定律也应该成立。基于此,研究了巴丁黑洞的热力学量及其热力学稳定性。结果表明巴丁黑洞的熵应该仍然是贝肯斯坦-霍金熵,但是巴丁黑洞的质量不再是该系统的内能。利用重新定义的巴丁黑洞内能,计算了热容量和热力学曲率,以此分析了巴丁黑洞的热力学稳定性和相变。     

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.     

非离子表面活性剂析相萃取的热力学性质

研究了在非有机溶剂萃取过程中，温度对小分子显色剂FPNS[3-(对甲酰基苯偶氮)-4，5-二羟基-2，7-萘二磺酸]的萃取率E的影响，发现其萃取方式符合聚氧乙烯型非离子表面活性剂的增溶理论；由分配系数lgD与1/T线性关系，直线的斜率可得△H^Ф，由热力学关系式可计算出△G^Ф和△S^Ф，用所得热力学函数值对不同金属离子的萃取结果进行了分析。