非对称性和热学

０引言 文［１］中论述了“对称性和热学”．如何将物理学的基本定律都统一在对称性原理这个更普遍的理论框架之下,是当代物理学的热门话题之一,它预示着基础物理教学内容与教学体系的重大改革．但笔者认为虽然热力学第一定律是时间平移对称性的结果,广义的热力学第一定律是空间平移和转动对称性的结果,但热学中也存在着非对称性．本文对非对称性与热力学第二定律进行了探讨．１热力学第二定律揭示了自然界能量分布变化的非对称性 热力学第二定律有两种基本表述．其一是热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热源吸热使之完全变为有…     

结合实践教授热力学第二定律的体会

本文总结了结合实践教授工程热力学重要原理热力学第二定律的方法、效果和体会。指出:结合实践教授热力学第二定律,将生活和工程实际中的应用展现在课堂,既能使教学过程轻松活泼,又能提高教学质量。     

拓宽热力学第二定律理论体系的具体构思

从熵流、熵产生与能量的退化,熵的泛化,负熵,开放系统熵变化的两重性原理,熵世界观,时间之箭——热力学第二定律的内禀性概念等方面,阐述了拓宽热力学第二定律理论体系的具体构思.     

关于热力学过程方向性的讨论

<正> 热力学第二定律共给出三个热力学函数,即熵(S),功函数(F)和自由能(G)。这三个函数都是状态的单值函数,其最根本的属性是当某一热力学状态一旦确定,则其数值立刻就被确定下来;当体系发生一热力学过程时,其增量只和体系的始末态有关而和过程的性质无关。     

试论热力学基本方程的适用条件

本文对热力学基本方程的各种形式和适用条件作了详细而较深入的讨论,剖析了各种不同的意见,陈述了作者的见解,并推求出了普遍适用的热力学基本方程。热力学基本方程是表示热力学过程中体系的各个由热力学特性函数与其相应的特征变量之间的普遍关系的方程式,又叫热力学基本公式。它们是热力学第一定律和第二定律导出的,不仅结果严格可靠,而且应用极广。但是,关于它们的适用条件现在尚有很多不同的、甚至是互相矛盾的意见。本文将对这些问题进行认真的探讨。对于不同类型的热力学体系,或同一体系所处的条件不同,热力学基本方程(以下简称“基本方程”)的形式和适用条件不同,不可一概而论。     

理想气体和热力学第二定律

<正> 对于简化的,并准确描叙的理想气体所得到的解,明显地表示了热力学第二定律与Liouville方程的时间反演不变性并行不悖。 引言 微观物理学的力学定律是时间反演对称的。宏观体系行为的普遍特征是时间的不可逆性,这个不可逆性由热力学第二定律来描叙。由这两种背景所提供的明显的佯谬,使得本世纪内几乎每年都出现了众多的论述文章。     

控制论与信息论在遗传学中的应用 Ⅰ.热力学第二定律的信息论表述方式及其在群体遗传学中的应用

热力学第二定律说,在一个孤立系统内发生的运动和变化不可能使熵减少(“熵增加定律”)。如果我们把信息论中关于熵(不定度或无序度)的概念看成是广义熵,则信息论中所说的,对信息所进行的操作和变换不可能使信息量增加,或者说,不定度(熵)不可能减少,可以称为热力学第二定律的信息论表述方式或“广义热力学第二定律”。本文将上述定律应用于群体遗传学,从数学上证明,在一个随机交配的种群内总是发生     

论非线性断裂力学的基本平衡定律Ⅰ——局部理论

本文将映射分为两个同胚映射,把理性连续统力学的方法推广到断裂力学,得到与Eftis等不同的一些新结果。本文建立了非线性流变断裂学的基本平衡定律;得出了裂纹扩展过程所应满足的一组必要条件(包括动量条件、动量矩条件、能量条件及熵条件);提出了考虑热效应的一般能量断裂判据,它把已有一些判据作为特殊情况包括在内。把裂纹扩展作为不可逆热力学过程,本文得到新断裂表面上的熵不等式,丛而揭示出经典断裂理论中存在的理论缺陷。我们的结论是:只要裂纹在扩展,就不可能是纯粹的力学过程,断裂必然伴随着热传导和熵产生。经典断裂力学中假设的等温或绝热条件由于违反热力学第二定律是不可能实现的,从这个意义上说经典断裂理论是热力学不相容的。     

非对称性和热学

热力学第二定律揭示了自然界中存在着的非对称性。     

熵、概率与不可逆性

本文论述了熵、概率和不可逆性之间的关系，从而说明热力学与动力学之间的互补性，指出了热力学第二定律的深刻的物理内涵．     

土壤水、热和溶质耦合运移研究进展

总结和概括了国内外土壤水热耦合运移、土壤水和溶质耦合运移及土壤水、热和溶质耦合运移研究的基本理论和代表性成果。Philip-De Vries和De Vries的土壤热耦合运动方程与Taylor-Cary基于不可逆热力学定律的线性流动方程是土壤水热耦合运移研究的两种主要理论。土壤水和溶质迁移的数学模型，可分别由水分运动、溶质运移两个方程耦合组成。Nassar关于土壤水、热和溶质耦合运移理论的研究取得了一定进展。在此基础上，探讨了土壤水、热和溶质运移耦合系统需要进一步研究的问题。     

热力学中温度的定义

从热运动这一基本事实出发,引入了描述热运动的物理量σ,从宏观的角度重新定义了温度的概念,并给出了热力学第零定律的数学表述:温度是热力学系统单位热运动量的能量,它与现有理论并无矛盾,并具有清晰的物理意义.     

熵、概率与不可逆性——热力学与动力学的互补性

本论述了熵，概率和不可逆性之间的关系，从而说明热力学与动力学之间的互补性，指出了热力学第二定律的深刻的物理内涵。     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象（Ⅰ）

根据裂纹扩展过程中的流变与耗散现象,建立了裂纹扩展期间裂纹体的热力学平衡方程,并依局部场论探讨了局部化剩余的意义。然后,我们把裂纹扩展问题转化为含有质量流源的一个扩散运动问题,并应用内部体力场来研究裂纹扩展力。引入外部热汇,我们把能量耗散问题转化为一个热传导问题。令Clau-sius非补偿热为非负值,建立了裂纹扩展过程中的广义熵不等式,引入耗散势函数,使该不等式转化为某一泛函的可积微分不等式,从而得到它的完全解。只有纵观裂纹扩展的全部历史,才能确定裂纹扩展特性,为此采用Lyapounov函数型的记忆泛函描述全过程,将此全过程分为孕育期、稳定扩展期及失稳扩展期,并给出各个时期的相应判据。本文提出,裂纹体的裂纹扩展过程是: 1 非平衡态不可逆热力学的相容过程; 2 动量不守恒而能量亦耗散的过程; 3 伴有热源汇的非纯粹力学过程; 4 具有衰退记忆的历史延拓过程; 5 微观动力学可逆与宏观热力学不可逆之间的互补过程。     

LNG冷能用于制冷过程热力学系统基础特性分析

为提高制冷循环效率,有效节约能源及制冷成本,在已有研究基础上提出利用LNG冷能作冷源的制冷循环系统.对几种不同制冷循环系统构建复杂度、经济性及循环效率等进行了分析总结,概述LNG冷能应用于制冷过程现有的热力学循环的构建特点,对LNG冷能应用于制冷过程的热力学循环构建提出了合理的建议.从传热特点及循环效率出发,比较了几种不同工质的工作特点,认为对环境友好的CO2及物性较好的有机流体作循环工质有比较好的热力学效率.利用热力学第一定律构建具体的循环并进行分析,结果显示经过梯级利用后的LNG冷能在制冷循环中的应用具有很大发展前景.     

熵及其应用

熵是物理学中的重要概念，完成了热力学第二定律的量化问题。本文从物理学中熵的概念出发，论述了熵的统计解释，探讨了熵在信息科学中的应用。随着研究的深入，熵在现代科学技术中的应用将越来越广泛。     

关于电磁球面波传播方向的研究

热力学第二定律是自然界的基本定律．它的意义在于指出自然界中一切自发过程进行的方向，而熵增加原理提这一定律的数学表述．本文用热力学方法证明球面电磁波只有向外发做传播是符合熵增加原理的，因而能自发进行．     

第二型曲线积分在第一型曲面积分中的应用

曲面积分和曲线积分的计算是高等数学的重点.在已有的文献中,第一型曲线积分和第二型曲线积分之间有相应的转化关系,第一型曲面积分和第二型曲面积分之间也有相应的转化关系.在这些基础之上,给出了用第二型曲线积分去计算第一型曲面积分的方法,并举例说明方法的正确性.     

直升飞机钛合金轴流叶轮热流变成形过程的热力学分析

航空工业部某公司所生产的直升飞机钛合金轴流叶轮,长期以来,采用法国工艺路线生产,即从法国进口材料.然后改锻成大余量模锻件,再用四座标铣床切削加工.模锻件被切削余量大,材料利用率低,加工周期长,费用高,特别是叶片部位的金属流线被切断.影响了产品使用寿命.为了取代法国的工艺路线,提高产品的机械性能和使用寿命,我们采用热流变成形方法,自已设计和制造了一套热流变成形模具,该模具带有加热炉和控温装置,在等温状态下一次成形出具有小余量的毛坯叶轮. 本文基于热力学第一和第二定律,对该叶轮的成形过程进行了热力学分析,导出了成形得以进行的充分与必要条件,并进行了实验验证。通过对热流变成形方法生产的叶轮产品切片取样后,进行了机械性能检测,硬度测量,低周疲劳试验以及化学成份分析,其结果符合我国目前的验收标准,其中机械性能指标全部较大幅度地超过了法国标准,伸长率(δ%)和断面收缩率(φ%)尤为突出,优于验收标准的48%或121%不等. 本文从理论上和实践上说明了热流变成形的优越性和在工程上的广阔的应用前景。     

高效太阳能热泵热水系统的开发与实验研究

文章根据热泵热水系统的热力学特性,提出了一种新颖的热量协调热泵热水系统(thermal coordination solar heat pump water heater system,下文中简写为TCSHWHS),用于解决太阳能热泵在夏季运行过程中出现不稳定情况的问题,并提高制热效率。根据热力学第一定律和热泵热水的工质系统与水系统之间的独立性与相互联系性,提出了基本温度合理分布的冷热量调配理念,并进行了一系列实验对该理念进行分析与验证。对常规系统和高效系统在高蒸发温度条件下进行能效对比,实验结果表明高效系统COP会有22.52%的提高。