热力学中的几个基本问题

热力学是现代物理学的基础之一,但相对来说它是一门比较老的学科了。它有着一个非常严谨的理论体系,并经过长时期的论证和实践的考验。因此,想要在这个领域中寻求一些问题,对热力学的理论体系进行一些改进或发展都是极为艰难的工作。我们这个讨论会却正好是谈的这方面的情况。我们可以看到,这些近年的发展,都不是从改变原有热力学的理论体系开始的,而是把这个理论体系加以拓广而来的,也就是说,把平衡态的热力学拓广到非平衡态,把闭系     

有限时间热力学——现代热力学理论的一个新分支

19世纪中叶,人们在了解热功相互转换规律、努力提高热机效率的同时,建立和发展了经典热力学理论。100多年来,热力学理论对人类科学技术的进步起了重要作用。其中最早的一个重要贡献(至今仍具有十分重要意义)就是卡诺定理,它确定了工作于T_H和T_L温度间的一切热机所能达到的效率界限。这个界限就是著名的卡诺效率     

热力学第二定律的应用限度

关于热力学第二定律的应用范围,一直到现在还没有最后定论。西方大多数学者认为,第二定律是普遍性的定律,它不仅适用于一般的热力学系统,同时也适用于总星系和宇宙,宇宙的热寂状态是必然要达到的。一些学者指出这种说法的荒谬性,并且加以驳斥。但是,他们的论证主要是从哲学角度出发,未能击中热寂说的要害。《热力学第二定律的应用限度》一文认为,第二定律是物理学定律,它的证明或反驳都必须从物理学角度来进行。因此,该文试图证明第二定律仅在宏观系统成立,对微观系统及宇观系统皆不适用。     

有限时间热力学研究新进展

在有限时间内发生的带有热现象的过程,在有限时间内运行的带有热现象的装置与系统,都是有限时间热力学研究的对象。这门新学科甚至还研究动、植物(在有限时间内)的生命过程和新陈代谢过程。     

化学动力学与化学热力学之间的联系

物理化学建立的初期,就注意到反应速率与热力学量的联系;质量作用定律就是从化学动力学和化学热力学两个角度总结出来的结果。Eyring的绝对速率理论(过渡状态理论)利用活化络合物与反应物的标准熵变、标准焓变来计算反应速率常数。1922年Dc Donder把不可逆过程热力学用于化学反应,他定义亲和函数A,而A与反应速率v的关系是Av>0;这只表     

工程热力学与能源利用学术会议在温州举行

中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议于1986年10月31日～11月5日在温州市举行.与会代表近100人,宣读论文69篇.会议就物性研究、循环分析、第二定律分析法、有限时间非平衡热力学、变质量非平衡热力学和线性非平衡热力学等     

电子技术的发展

电子技术是无线电技术和电子学两门有密切关系的学科的总称(它们也常常被合称为无线电电子学或简称为电子学)。它是20世纪中发展最迅速的技术科学之一。人们常常把它与原子能和火箭技术井列为现代几个主要的尖端技术。它们对于国民经济和国防建设都有重大的作用。但是从应用的广泛性来说,电子技术是其他尖端技术所难以比拟的。它可以普逼地使生产和科学实验的效率提高。对我国来说,它是促进四个现代化的一个重要技术基础。科学技术的发展决定于人类社会生产斗争和阶级斗争的需要。无线电的发明是由于人类对于改进通信方法有迫切的要求。通信就是讯息传递。在有线电报和电话以前,除     

人工智能人——获取知识的捷径

在人类社会的历史进程中,曾有过许多划时代的革命,如火的发明,金属工具的使用,蒸汽机的应用,电磁学的发展,计算机的运用等等。这些无疑都为人类文明带来极大飞跃。在科学技术迅猛发展,信息论、系统论、控制论等新兴学科不断涌现的今天,知识已成为对现代社会发展和现代国家兴衰起决定作用的一种力量。 知识就是力量,知识就是财富,知识是潜在的巨大生产力。为了获取知识,无数人一生呕心沥血,苦苦攻读,如爱迪生花去了“百分之九十八的血汗”。许多国家大量投入人力物力和财力,如费米实验室,尤里卡计划,曼哈顿计划,生物圈二号工程,地球外生命探索等等,以期获得新的科研成果,创造出前所未有的人类文     

复杂系统的热力学理论

现有的热力学理论在处理远离平衡的开放复杂系统方面遇到了前所未有的困难。本提出一个新的热力学原理：“一个远离平衡的开放复杂系统总是在寻找一种优化过程使得系统在给定的约束或代价下获得最大广义流J”的新热力学原理，在此基础上发展了开放系统的统计理论。分析了非平衡相变。阐述了复杂系统中由自然选择而导致的进化。最后从物理和数学上导出了耗散结构的形态即复杂系统的分形结构。试图为解决30年来分形机理的疑难和困惑提供借鉴。     

生物系统与控制

一、生物系统以航天技术和电子计算机技术为表征,人类进入了一个现代科学技术的新时代。但是和其它学科相比较,人们对包括人本身在内的生物界、生命现象认识还很不够。随着现代科学技术的发展,为我们更深入地探讨生命科学提供了理论基础和研究手段,反之,对生物系统的深入研究又必将促进其它学科的更大发展。因此,一个研究、探索生命科学,旨在认识和改造生物系统的科学研究新形势必将到来,正象有的科学家所予言的那样:二十一世纪将是生命科学的世纪。     

热力学特征函数

当热力学系统的基本方程给定后,要研究这一系统处于平衡态时的热力学性质,通常需要知道该系统的特征函数。对于简单可压缩系统,通过勒让德变换可以得到包括内能在内的4个特征函数U、F、H和G,由此可得四类相关方程。如函数的定义式、微分式、麦氏关系等。对含有n种广义功模式的系统、n元开放系统,通过勒让德变换可以得到2~(n+1)个特征函数,以这些函数为基础建立的方程就更为复杂,如能找到一个通用特征函数,就可以使热力学讨论大大简化。     

Blandford-Znajek效应对活动星系核中心黑洞热力学演化的影响

黑洞和普通热力学系统有许多相似之处,同样存在热力学四定律,但黑洞的热力学第三定律(即不可能通过有限的物理过程使黑洞的表面温度降为零)却被认为缺乏严格论证,对于一个普通热力学系统,由Nernst定理知道,系统温度T→0时,等温过程的熵变δS→0,S(T=0,y)为常数,与系统的状态参量y无关,而对转动的Kerr黑洞,其表面温度T→0时,S却与黑洞的状态参量有关,似乎总能通过有限步骤的等温、绝热等过程实现T=0,从而违反热力学第三定律,天体物理中Bardeen的薄盘吸积与Abramowicz和Lasota的厚盘吸积过程就是迄今认识到的黑洞热力学第三定律的两个难题.     

科学与技术:在经济发展中的作用

在每一个国家的每一个发展阶段,科学与技术都是生产的基础。科学与技术两者是不能完全分隔的,因为技术是科学知识在发展有用的产品及其生产过程中的应用。科学发现了前所未知的事物;技术则将其应用于生产。诺贝尔发明了甘油炸药,这是科学上的一大进步。他的发明应用于开矿和建筑铁路,造福了人类,也就成了技术。美国黑人植物学家乔治·华盛顿·卡弗并没有发明黄豆、白薯或者花生。但是他发展了这些古老作物的新用途,扩大     

黑洞热力学

黑洞物理学是一门新兴学科.1970年以前,黑洞物理学主要研究黑洞的运动学和动力学.1970年起,霍金(S.W.Hawking)、贝肯斯坦(J.D.Bekenstein)等在黑洞物理学中引进热力学,不久,霍金等又在黑洞物理学中引进量子力学和量子场论.这些年来,由于许多人的大量而出色的工作,形成了黑洞热力学和黑洞量子力学这两个分支.黑洞热力学和黑洞量子力学是现代黑洞物理学的主要组成部分,它们的历史还不到十年.本文试图对黑洞热力学作一概要的介绍.     

遗产与未来

近代科学技术的历史已发展到了一个非常惊人的程度,这也应归功于二十世纪前三十年的一些革命性的发现,这些发现和产生它们的思想,以及随后由此产生的技术,便形成了人们的遗产,这些遗产已经成为我们现代科学技术的基础。本文拟集中精力简述几个主要问题。为此,详细地叙述这些遗产是很有必要的。上世纪末已创建了所谓的经典力学,或称之为牛顿力学。当时有些极有权威的物理学家认为:经典力学即牛顿力学将不会再有多大的发展了。十九世纪获得的两项伟大科学成就——詹姆斯·克莱克·麦克斯韦尔的电动力学,以及以原子结构理论为依据的路特伟格·波尔曼对热力学的解释。两者之间的统一在十九世纪末已被人们公认了。它们和艾萨克·牛顿力学一起构成了自然科学基础知识中最重要的知识框架。这就是当时的物理学。同时,工业革命给十八世纪和十九世纪时期的西方世界带来了巨大的发展,这一发展最初是以牛顿力学和后来的麦克斯韦尔电动力学以及波尔曼的热力学为基础。尽管已有这些成就,但     

能量系统热力学分析优化方法发展趋势

本文从热力学分析方法的产生和发展过程及其应用于能量系统节能优化的角度,说明了热力学分析方法发展的不同阶段。从热力学第一、第二定律分析到(火用)经济学以及环境(火用)经济学分析等方法的应用,综合考察了能量系统热力学完善性、经济可行性以及经济环境发展的可持续性。     

从宏观非平衡热力学到随机热力学

本文评述了宏观非平衡热力学的成就及面临的问题,强调了研究非平衡涨落的重要性。同时介绍了马尔可夫过程理论渗入热力学,把涨落纳入热力学理论框架企图的产生,从而导致了随机热力学建立,这一值得注意的非平衡热力学发展新动向。     

微波吸收法计算弛豫过程的热力学参数

测定液体弛豫过程的热力学参数——弛豫时间(?) ,焓变△H,熵变△S,自由能△F的方法最早由Conway提出,以后又经过了Zaghloul,Kaatze,Steinhoff,Barajas和Hu等人的发展,已经成为一种成熟的方法.这种方法的核心是建立介电常数.ε’(w,t)和ε”(w,t)关于△H,△S,△F以及 (?)的数学模型,然后通过在不同温度下测定的ε’(w,t)和.ε”(w,t)拟合出热力学参数.但是由于拟合时需要的数据组较多,也就是说测定ε’(w,t)和ε”(w,t)的温度范围较大,所以拟合出的参数误差较大.另一方面,由于拟合时计算量大,实验中的测量误差经过累加,也使得拟合误差进一步增加.本文提出了一种计算弛豫过程热力学参数的新方法.这种方法首先是建立微波吸收法计算弛豫过程的热力学的数学模型,然后通过微波吸收的实验数据,用解方程的方法直接解出热力学参数.解出一组热力学参数数据((?),△H,△S,△F)只需两组数据.由于计算量明显减少,实验数据误差对计算结果的影响明显降低.本文提出的方法中由测量及计算引起的最大误差降为8%左右.     

热力学第二定律普适性的疑难

热力学第二定律是不是一条普遍适用的定律一直是个悬而未解的难题。本刊13卷2期刊登的《热力学第二定律的应用限度》一文主要从物理学的角度出发,从一定的深度上探讨了热力学第二定律仅在宏观系统中成立,而对微观、宇观系统皆不适用。本期发表的《热力学第二定律普适性的疑难》一文则从热力学第二定律泛化至宇宙学和社会学所出现的一些矛盾问题着手,引出了一些值得认真思考的问题,并通过几个实例从广度上指出了热力学第二定律的普适性还有待证实。这两遍文章遵循了不同的思想路线从不同角度讨论了第二定律的应用范围。     

表面热力学

表面物理是近十几年发展起来的一个综合性的研究领域,而表面热力学早在十八世纪七十年代就奠定了基础.统计热力学的主要创始人吉布斯对表面热力学倾注了极大的热情,并作出了重要的贡献.表面热力学对胶体、催化、吸附与分凝等现象的物理化学分析起着重要的作用.十九世纪初,由于晶体生长技术研究的需要,表面热力学取得了新的进展,得出了关于晶体表面平衡位形和稳定性的基本定理,形成了所谓“几何热力学”的分支.最近,由于超高真空技术和表面物理的迅猛发展,表面热力学日益显示出它的重要性.随着气体放电物理与受控核聚变研究的进展,利用等离子体的表面处理、电极表面现象、等离子体与金属表面相互作用的研究均已广泛开展.可以预期,表面热力学将获得迅速的发展.