Entropy budget of the earth, atmosphere and ocean system

The energy budget in the system of the earth, atmosphere and ocean conforms to the first law of thermodynamics, namely the law of conservation of energy, and it is balanced when the system is in a steady-state condition. However, the entropy budget following the second law of thermodynamics is unbalanced. In this paper, we deduce the expressions of entropy flux and re-estimate the earth, atmosphere and ocean annual mean entropy budget with the updated climatologically global mean energy budget and the climatologically air-sea flux data. The calculated results show that the earth system obtains a net influx of negative entropy (-1179.3 mWm-2K-1) from its surroundings, and the atmosphere and the ocean systems obtain a net input of negative entropy at about -537.4 mWm-2K-1 and -555.6 mWm-2K-1, respectively. Calculations of the entropy budget can provide some guidance for further understanding the spatial-temporal change of the local entropy flux, and the entropy production resulting from all kinds of irreversible processes inside these systems.     

不可逆过程的基本方程和熵增率

文章对热力学系统内进行的不可逆过程——热传导和扩散等输运过程的性质进行了分析，并对系统的熵的变化从熵流密度和局域熵产生率两个方面进行了比较详细的讨论，给出了具体的不可逆过程求熵流密度和局域熵产生率的具体表达式，这对研究热力学不可逆过程的进行是很有帮助的．     

道路交通系统类热力学熵及其应用

基于道路交通系统的组成、特点和状态与热力学系统的相似性，应用熵对其进行描述．通过分析热力学熵的系统参数广延量(热流)和强度量(温度)，用交通量、密度和速度构造了道路交通系统的类热力学熵，揭示了道路交通系统类热力学熵产生的内部机制．并通过分析熵与流和力的关系，应用熵理论建立了动态密度模型和速度模型，为交通规划和交通系统仿真提供了基本原理及理论基础，使较为松散的理论体系系统化．     

自组织现象的热力学分析

作者从几何热力学的角度出发分析了自组织现象，并利用相空间的微观状态数计算了具体模型的熵值变化，分析了在沙堆的演化和沙崩过程中熵值变化的内在机制，研究表明，在自组织现象发生的过程中，自由能减少，但熵增加，作者还说明了自组织现象不仅在远离平衡的非平衡系统发生，而且在近平衡条件下也可能发生。     

信息论与热力学函数

介绍了信息论的有关概念和最大信息量公式,阐明了“不确定性”Ｕ是一种状态函数,它与热力学的状态函数相当,并导出了维纳（Ｎ．Ｗｉｅｎｅｒ）关于信息量是负熵变的公式,由此得到熵函数的信息论表达式：Ｓ＝－ｋｎｉ＝１ＰｉｌｎＰｉ．从上式出发,用信息论的方法导出了统计熵的公式（正则系综）：Ｓ＝ｋＴｌｎΦＴＶ＋ｋｌｎΦ．该式和统计热力学方法导出的Ｓ公式完全一致．并进一步导出了体系的自由能Ｇ、焓函数Ｈ、功函Ａ、内能ｕ等热力学函数的配分函数表达式．表明可以用信息论的方法和原理来讨论化学热力学的问题,从而阐明了现代科学技术的综合化发展的趋势．     

分子有效直径对费米气体热力学性质的影响

从内能的修正出发,推导了弱简并非理想费米气体的状态方程,并以此为基础,利用相关的热力学关系,推导了系统的热容量和熵等热力学参量,分析了分子有效直径对这些热力学参量的影响机制．结果发现：分子有效直径在一定值上会使内能和熵发生突变,而在该值两边,内能和熵的变化规律都不相同,分子有效直径对热容量几乎没有影响．     

线性非平衡系统的内变量涨落

推导并给出了线性非平衡系统的内变量涨落的均方差公式，给出了稳定性条件、讨论了相应的均方差、熵平衡方程以及弛豫时间等热力学参量之间的关系。     

基于热力学熵的交通流模型

在分析热力学熵的基础上,讨论了交通流类热力学熵的构造方法,并构造了适用于不同情况下的交通流熵。通过对系统熵变的分析,揭示了交通流熵产生的内部机制,导出了熵产生公式。最后依据熵理论,导出了路段交通系统的交通流状态变化的微分方程,并建立了动态交通流模型。研究结果表明,此法不仅对已有理论具有包容性,而且具有普适性。     

可逆过程热力学第二定律的证明

本文从热力学第零定律和第一定律出发,证明了绝对温度和熵函数的存在性,导出可逆过程的热力学基本方程。同时,不依赖第二定律证明了可逆过程的卡诺定理,并导出了可逆过程热力学第二定律的四项结论。     

温度场熵在矩形散热翅片中的应用

在热力学熵和物理场熵的基础上定义了温度场熵的概念,并根据物理场熵的计算方法推导出了温度场熵的计算公式。将此公式应用于矩形散热翅片的研究中,根据翅片表面温度分布函数,计算出翅片表面的温度场熵。在与翅片传热效率比较后可定量地描述矩形散热翅片的热力学完善程度。     

熵概念研究

对熵进行了讨论,熵是物理学中的一个基本问题,通过熵的发展过程分析,建立了熵的层次性概念,用热力学方程分析了熵,并给出了熵的层次关系证明。结果表明,克劳修斯熵最小,玻尔兹曼熵居中,申农熵最大。     

通过热力学与电学的类比加深对于熵的理解

恰当地开展分支学科之间的类比是理解物理学的一条有效途径。在借鉴电荷概念引入热荷概念之后,继而直接将熵定义为热荷量,使之成为一个通俗易懂的物理量。以此为基础,在电流与熵流的连续性、驱动力,以及它们与能流之间的关系和电流与熵流在流动过程中的熵产生等方面对热力学与电学进行了较为全面的类比。这样不仅能凸显出热力学与电学的一些基本物理过程之间的相似性或共性,以及客观世界的内在和谐性,而且能更加鲜明地反衬出它们之间的差异即各自的个性,从而加深对于熵的理解。     

相干电磁辐射双稳态输出的热力学模型

本文用非平衡热力学的观点讨论了吸收型双稳态输出，并认为双稳产生于熵产生导致的流经整个系统的自发流（能量流、电极化流）；且Ｃｕｒｉｅ和Ｐｒｉｇｏｇｉｎｅ的对称性原理控制了流的耦合程度。在热力学基础上导出了一组Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｂｌｏｃｈ方程，并由此得出了在共振吸收时的双稳输出方程和双稳输出条件，最后把这些结果与传统动力学的结果进行了比较，并发现它之间符合较好。     

直接蒸发冷却过程不可逆热动力学分析

在对直接蒸发冷却过程进行热、动力学分析的基础上，把实际过程中抽象成空气纵掠湿平板同时发生传热和传质过程的物理模型并应用不可逆热力学理论，建立了能反映在各广义热力学推动下，过程热动力学特性的数学模型。它由一个包括熵产率方程。能量方程和质量方程构成的微分方程组，为探讨直接蒸发冷却过程中的传递机理及提高热、质交换设备的热力学完善度提供理论依据。     

一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的设计

介绍了一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的工作原理,对其变直径卷筒的形状与参数进行了合理设计,可达到大幅度降低能耗的目的。将动能平衡原理应用于抽油机的平衡系统中,对其进行系统的运动学和动力学分析,通过建立以变直径卷筒和飞轮卷筒为等效构件的等效力学模型,推导出动能平衡系统中下冲程稳态运行阶段挠性件在变直径卷筒上缠绕时其中心的轨迹方程,提出了挠性件及变直径卷筒相关参数的设计方法、选择依据。研究表明,利用变直径卷筒的特殊外形轮廓来控制飞轮卷筒的旋转速度,解决了动能平衡系统中飞轮连续加速、储存能量的问题。     

熵增原理的物理本质

从不同的角度表述了热力学第二定律，体现了熵概念及相关理论的引入使热力学第二定律的内涵更为深刻。在此基础上，进一步分析了熵增原理的物理本质。     

熵与信息

从熵的微观意义出发 ,利用麦克斯韦妖的启示 ,将热力学熵概念应用于信息论中 ,揭示了信息量与信息熵之间的关系 ,并且说明了信息熵在信息论中的重要地位。     

非热平衡Reissner-NOrdstrOm-deSitter黑洞的熵

从Ｒｅｉｓｓｎｅｔ－Ｎｏｒｄｓｔｒｏｍ－ｄｅ Ｓｉｔｔｅｒ时空背影下的Ｋｌｅｉｎ－Ｇｏｒｄｏｎ方程出发,利用ｂｒｉｃｋ－ｗａｌｌ方法计算了黑洞的自由能和熵,结果表明,这种黑洞的熵为它的外视界和宇宙视界面积之和的１／４,与人们预期的结果相符。由此可见,渐近ｄｅ Ｓｉｔｔｅｒ时空中的黑洞熵除了黑洞视界面的贡献之外,还应包括宇宙视界面的贡献,这从一定程度上揭示了黑洞熵与视界面积之间的内在联系,也更进一步     

气力输送的数值模拟研究

对气相湍动能采用修正的κ-ε二方程模型,颗粒相湍动动能采用颗粒动力学方法,发展建立了气力输送的数学物理模型和计算方法,就垂直管中圆柱坐标系下二维悬浮稀相和密相动压气力输送过程进行了初步数值研究,所得结果(包括管压降、气固速度分布、一定输送量下最佳经济速度等)与文献实验结果吻合,为进一步用该法研究气力输送打下了基础.