相对论性受限理想费米气体的统计特性

研究了约束在二维幂次型外势中的相对论性理想费米气体系统的统计特性,计算了系统的化学势、总能和热容等热力学量并通过费米积分给出它们的解析表达式,分析了相对论效应和正-反粒子对产生(简称"对产生")对系统性质的影响.研究表明,当系统的费米能级达到与粒子静能相同的数量级时,即使在极低温下相对论效应也不可忽略;与此相反,"对产生"在高温下对系统的性质有显著的影响,但在低温下的影响可忽略不计.研究还发现,"对产生"使得系统出现诸多新的物理特性,其中包括化学势在高温下的渐近行为和热容在高温区随着温度的上升而迅速增大等.     

关于热力学与统计物理中的化学势问题

本指出了一些热力学统计物理教材中关于化学势的定义存在的前后不一致,提出并比较了解决这一问题的两种方案。     

非广延相对论费米系统的统计性质

基于非广延统计物理中的广义量子气体理论,研究极端相对论自由费米气体的非广延热力学性质,运用近似方法简化并给出总能、热容量、化学势的解析式,利用数值模拟得出这些物理量在高温、低温下具体的曲线,并且分析温度、极端相对论效应及非广延参数对系统热力学性质的影响机制.     

理想溶液组分的化学势及对渗透压的分析

由统计物理学中熵与热力学概率的波耳兹曼关系 ,用概率统计的方法 ,得出了理想溶液中某组分的化学势与该纯组分的化学势之间的关系 ,说明了实际溶液中某组分的化学势与该纯组分化学势之间的关系 ;并利用得到的实际溶液中某组分的化学势的关系式 ,对植物生理学中渗透现象中的渗透压进行了分析 ,得出了稀溶液的渗透压与溶液浓度和热力学温度成正比的关系 ,即范托夫定律。     

理想溶液组分的化学势及对渗透压的分析

由统计物理学中熵与热力学概率的波耳兹曼关系，用概率统计的方法，得出了理想溶液中某组分的化学势与该纯组分的化学势之间的关系，说明了实际溶液中某组分的化学势与该纯组分化学势之间的关系，并利用得到的实际溶液中某组分的化学势的关系式，对植物生理学中渗透现象中的渗透压进行了分析，得出了稀溶液的渗透压与溶液浓度和热力学温度成正比的关系，即范托夫定律。     

化学势的特征及外场作用下的普遍化表达形式

化学势是热力学强度量,在讨论组分可变的多组元热力学系统中有着重要的应用,介绍了化学势的引入过程和基本定义以及在不同状态下的表达式,论证了化学势是判断化学平衡的依据;证明了化学势是扩散、相变和化学反应的推动力。在能量公设的基础上,证明了在外场作用下化学势不仅与温度、压强及各组分的摩尔质量有关,还与外场的特征参数有关,导出了外场作用下化学势的普遍化表达式。利用这个普遍化表达式解释了地球表面大气的平衡分布。导出的外场作用下化学势的普遍化表达式为利用外场的协同作用强化传质过程提供了理论指导。     

相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质

在q形变费米-狄拉克分布函数的基础上,研究了相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质,得到了一些重要热力学量例如费米能,基态能,化学势,总能和热容量的解析表达式,揭示了q形变参数和相对论对系统性质的影响.结果表明:q形变导致了一些与正常的系统不同的新奇特性,另外,相对论费米系统的性质与非相对论系统的性质明显不同.     

线度和非简谐效应对Ag纳米晶热力学性质的影响

应用固体物理和统计物理的理论,考虑原子作非简谐振动,从微观角度研究了Ag纳米晶的热膨胀系数、格林乃森常数、化学势等随温度的变化规律.结果表明:①在简谐近似下,Ag纳米晶不会有热膨胀,其格林乃森常数为零,非简谐效应导致热膨胀系数和格林乃森常数都随着温度升高而增大,但变化较慢.②球形Ag纳米晶的化学势大于平面块状晶体的化学势,且粒子线度愈小,两者相差愈大;其中,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随粒径的减小而增大,粒径较大时,μ′e将不变.③球形Ag纳米晶受温度的影响大于平面块状晶体,总化学势随温度升高而减小,但变化缓慢,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随温度升高而增大,且温度愈高,μ′e的变化速度愈快.④非简谐效应影响纳米晶热力学性质的本质在于它改变了原子的相互作用势形式和总相互作用能.     

低温均匀电场中正电子气的化学势和热容量

实验上超冷简并费米气体的获得以及分子玻色-爱因斯坦凝聚的成功观测,都是在外势存在的条件下进行的.因此,探讨外势作用下费米体系的热力学性质将有助于认识费米体系的简并特性,进一步揭示体系的各种宏观量子效应的实质.应用统计物理学的半经典近似方法导出了低温均匀电场中正电子体系的量子态密度,给出了体系的化学势和热容量在低温条件下的解析表达式,分析讨论了均匀电场对正电子体系化学势和热容量的影响.结果表明,低温情况下均匀外电场对体系的化学势和热容量有轻微影响.     

试论热力学理论在社会系统中的应用

文章对热力学与统计物理进行了认真的分析和论述,指出热力学第二定律 不仅可以用来讨论热力学系统的问题,也可以对社会系统中的问题给以分析和解释,并 简要阐述了我国改革开放理论的必要性和可行性。     

化学势及作为判据的特点

本从各热力学函数的相互联系入手,导出了化学势和这些函数之间的关系,分析了具有这种关系的原因．讨论了由化学势计算系统热力学函数变化量的方法和特点,以及作为判据的方便之处．     

热力学中的逻辑之美：爱情魔方

该文利用一句诙谐的爱情誓言所建的魔方(简称“爱情魔方”)能够快速准确地给出气体系统热力学特性函数的定义及其联系、热力学基本方程组和麦克斯韦关系等热力学关系.再以表面系统、磁介质系统和电介质系统为例,先后介绍如何使用爱情魔方对其热力学性质进行研究.所建爱情魔方易记,内容丰富,应用方便,对《热力学与统计物理》课程的教法与学法有借鉴价值.     

一种基于化学势LBM多相流模型的改进方法

在基于化学势的晶格Boltzmann多相流模型中,通过引入"折合变量",提出一种改进的化学势多相流模型。对该模型的性能进行验证,结果发现:与原化学势模型相比,使用改进模型模拟的温度范围、气液两相密度比得到较大扩展,稳定性显著提高,有效地降低了虚速度的影响。该模型也能很好地符合热力学一致性和满足Laplace定律,具有较好的实用性和应用前景。     

电磁介质系统的内能和吉布斯函数

用系统的内能和总能量两个概念解释并消除了热力学和统计物理中电磁介质在外场中热力学基本方程的差别。用通用特征函数导出当自变量为T,P,M时的特征函数为U,即吉布斯函数G。当系统自变量为T,P,H时的特征函数为U。从而可把热力学和统计物理中对该系统的热力学讨论统一起来。     

相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质

在q形变费米-狄拉克分布函数的基础上，研究了相对论q形变理想费米气体的低温热力学统计性质，得到了一些重要热力学量例如费米能，基态能，化学势，总能和热容量的解析表达式，揭示了q形变参数和相对论对系统性质的影响。结果表明：q形变导致了一些与正常的系统不同的新奇特性，另外，相对论费米系统的性质与非相对论系统的性质明显不同。     

配分函数在相空间中的表示与计算

统计物理是将大量粒子微观运动状态与系统的宏观性质联系起来,进而获得系统的热力学性质;配分函数则是联系系统微观量和宏观量的桥梁。基于统计物理相空间的概念,论述了配分函数的物理意义,给出不同系统配分函数在相空间中的表示,并结合实例介绍了其计算方法。     

对物理化学中两个公式的异议

对理想气体化学势的统计表达式及过渡态理论中速率常数的热力学表达式重新推导,其结果与所见教材中的有所不同,在此提出讨论.     

一维均匀费米体系的有限温度性质

运用牛顿法数值求解了有限温度下一维费米体系Gaudin-Yang模型的热力学Bethe-ansatz方程,得到了相关热力学量的数值结果;给出了在排斥和吸引相互作用下粒子数密度随化学势和温度的变化,以及在排斥相互作用下压缩率、比热和Luttinger参数关于温度和化学势的图像.由此分析得到了均匀体系在量子临界区的性质.     

热力学中的绝对熵

一般认为热力学中只能定义熵差,只有在统计物理中才能定义绝对熵.实际上由不确定关系确定热力学系统基态,在热力学中也可以确定绝对熵.     

晶格Boltzmann方法中流体力的计算

晶格Boltzmann方法是起源于动理学理论和元胞自动机的介观数值模拟方法,在模拟复杂流体运动,特别是颗粒悬浮运动和多相流等领域取得了显著的成功.在计算流体与结构之间的相互作用力时,通过引入相对速度,提出了伽利略不变的动量交换法.该方法简单、精确、高效,而且与边界的几何形状无关;它只使用局部数据,方便实施并行计算和三维模拟;它具有良好的稳定性,流体力计算结果的波动非常小,甚至不需要进行时间平滑处理.在数值模拟多相流的研究中,基于热力学自由能理论计算非理想力,提出了同时满足热力学一致性和伽利略不变性的多相流模型.该模型物理清晰、易于实施,可以方便地配合不同的状态方程用于模拟各种多相流系统.化学势是驱动相分离和表达润湿性的有效途径,在进一步的研究中,借助化学势计算非理想力,提出了基于化学势的多相流模型.它在数学上等价于基于压力张量计算非理想力的模型,但是避免了计算压力张量和张量散度,获得了更高的计算效率.该模型配合化学势边界条件,可以有效地模拟润湿现象,其接触角可以通过表面化学势进行线性调节.