开口热力学系统的(火积)分析

(火积)是近年提出以描述热量传递能力的物理量.将(火积)的概念拓展应用于涉及做功的开口热力学过程的分析.定义了焓(火积)的概念,基于该定义发展了开口系统的(火积)平衡方程,并给出了开口热力学系统中的"(火积)损失"的概念.应用(火积)平衡方程,对空气标准循环进行了分析和讨论.研究表明,当工质吸收的热量来自燃料燃烧反应时,(火积)损失速率可以描述循环净输出功率的变化;当工质吸收的热量来自高温热流体加热时,则系统的最大(火积)损失速率和最小熵产速率均对应于循环的最大输出功率.因此,(火积)损失是一个可以描述空气标准循环性能的参数.     

基于(火积)损失最大的往复式热机最优构型

采用有限时间热力学理论和(火积)理论对一类存在热漏和高温热源热容有限的两热源热机进行研究.寻求模型符合牛顿传热定律时,系统在给定循环周期下系统熵产生最小和(火积)损失最大时的最优构型,并与系统输出功最大时的最优构型对比.分析结果表明:对于无限热容高温热源,热漏是否存在并不改变循环的最优构型;而对于有限热容高温热源,以系统熵产生最小和(火积)损失最大为目标的最优构型与以系统输出功最大为目标的最优构型不完全相同,无热漏时分别以熵产生最小、(火积)损失最大和输出功最大为目标的最优构型均相同,而存在热漏时分别以三者为目标时的最优构型各不相同.     

不可逆输运过程的最小作用量原理

最小作用量原理最早应用于光学和力学等可逆的物理过程,其后人们基于熵产发展了不同表述的最小作用量原理来处理不可逆输运过程,昂萨格最小能量耗散原理就是其中的代表.然而,基于熵产的最小作用量原理并不一定对应符合实际情况的本构关系(例如不能导出傅里叶导热定律).本文通过分析表明,导热过程的最小作用量不是熵产率而是(与热质能成正比)耗散率.我们对质量和动量不可逆输运过程的最小作用量原理进行了探讨,发现不可逆定态线性输运过程的作用量应该由真实力与流的点积得到的耗散率与瑞利函数进行构造,它们都可以看作某种能量的耗散率.此外,还发现了符合实际本构关系的不可逆线性输运过程的李雅普诺夫函数并不是熵产率,不可逆输运过程的作用量和李雅普诺夫函数应该是统一的,即都是某种能量的耗散率.分析还表明,对于瞬态不可逆输运过程,定态条件下的作用量与能量守恒方程的结合并不能导出相应的控制方程;需要使用卷积积分构建的准作用量才能导出瞬态控制方程.     

渐进式生态修复理论

生态修复是建设生态文明和实现可持续发展的重要途径.发达国家学者多主张将生态系统修复至退化前状态,这种模式在生态系统遭严重退化的地区短期内难以推广应用.本研究提出了渐进式生态修复理论,旨在充分考虑生态系统退化状况,分阶段、分步骤地采取“环境治理、生态修复、自然恢复”的修复治理模式,对受损生态系统进行循序渐进的修复.该理论...     

熵增加原理的发展及其应用

熵是克劳修斯(R.Clausius)于1854年首先引入的一个热力学状态函数,用来表述热力学第二定律即熵增加原理.二十世纪初,以第一、二、三定律为基础的热力学,已发展成为一门独立的学科——平衡态热力学(即所谓经典热力学).1945年以普利高津(I.Prigogine)为首的布鲁塞尔学派,在平衡态热力学的基础上开始建立了非平衡态热力学理论.首次把平衡态的熵增加原理发展为近平衡(即线性非平衡)情况下的最小熵产生定理,以及远离平衡(即非线性非平衡)情况下的超熵产生概念和耗散结构理论.非平衡态热力学理论的创立是近几十年来热力学发展史上的突破,它的应用远远超出了经典热力学的范围,不仅在非生物界,而且在生物界以及经济学、社会学等学科中的研究和应用都具有广阔的发展前景.     

一个特征在某一零测集上线性退化的2×2双曲守恒律组粘性解的收敛性

其中u_o~ε(x),υ_o~ε(x)分别是u_o(x),υ_o(x)的磨光函数.当系统(1)的两个特征在全平面上线性退化时,Serrs在文献[3]中也证明了方程组(4)的粘性逼近解的收敛性.陈贵强考虑了系统(1)的一个特征真正非线性而另一特征在全平面上线性退化的情形,并对某些特殊的守恒律组证明了粘性逼近解的收敛性,但当系统(1)的一个特征真正非线性,另一特征仅部分线性退化时,研究由方程组(4)定义的粘性解的收敛性似乎十分困难.本文在假设(A1)～(A3)下,通过对Lax类型的行进熵波的深入分析,证明了方程组(4)的粘性逼近解的点点收敛性,从而建     

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     

宿主遗传多态性与HIV/AIDS感染和进展的关系

人体对HIV-1的易感性, 除病毒本身和个体的行为因素外, 宿主的遗传因素, 即遗传变异起了重要作用. 一些个体的不感染和长期不进展现象完全是由于宿主本身的遗传背景造成的, 而非药物. 在过去的10年中, 有关宿主的遗传多态性与HIV感染、AIDS病程进展、抗HIV药物治疗效果和毒性的研究已成为HIV研究的热点. 宿主的遗传因素主要通过作用于病毒入侵细胞形成感染这一过程和修饰机体的免疫反应而影响对HIV的易感性和AIDS病程的进展. 这些遗传变异主要包括细胞因子受体和配体系统基因及HLA和抗原呈递系统基因. 前者有CCR5, CCR2, SDF1, IL10, RANTES, IFN-γ和CXCR6等. 后者包括HLA-B*57, HLA-B*27和HLA-B*35等. 其中CCR5和CCR2的变异是研究得最透彻的. CCR5基因编码区32个碱基的纯合性缺失 (CCR5Δ32) 可完全保护携带者不感染HIV, 杂合性缺失可延迟感染后病程的进展; CCR5Δ32还有利于抗病毒治疗. 对宿主遗传背景的的研究不仅可以理解HIV的自然感染过程, 对病情的预测、抗HIV药物的开发、治疗策略的制定及疫苗研究都有指导意义. 目前CD4阳性T细胞计数、HIV病毒载量、CD4阳性T细胞耗竭速度及AIDS临床症状是临床上判断病情的依据, 而没有考虑可能起重要作用的宿主因素. 最近的研究表明, HIV抑制因子CCL3L1 (MIP-1αP) 基因的拷贝数与个体HIV-1/AIDS的易感性相关. 拥有的CCL3L1拷贝数越少, 对HIV-1越易感. 每多一个拷贝就可降低4.5%~10.5% HIV感染的风险. 这使得通过筛查CCL3L1剂量, 结合其他宿主基因分型如CCR5, 预测个体对HIV/AIDA的易感程度、指导临床治疗成为真正的可能.     

抑郁认知易感个体的自我参照加工:来自ERPs的证据

以往研究表明,抑郁认知易感个体在面对应激事件时罹患抑郁症的风险更大.与抑郁症个体相同的是,抑郁认知易感个体表现出负性注意偏向,然而是否也存在与抑郁症个体相似的自我关注增强,仍未有实证研究给予验证.本研究采用oddball范式来考察抑郁认知易感个体自我参照加工及其神经机制.运用事件相关电位技术(ERPs)记录个体对4类不同自我相关名字的加工情况.结果发现,在P2和N2的潜伏期上,抑郁认知易感个体对自我相关名字的注意要早于正常个体;在P2和P3成分上,抑郁认知易感个体诱发的波幅显著小于正常个体;在P3成分上,正常个体出现了自我参照加工程度效应,高自我相关名字诱发的P3波幅显著大于中等相关名字,且中等相关名字诱发的P3波幅显著大于无相关名字;然而在抑郁认知易感个体中,高自我相关名字诱发的P3波幅显著大于低和无相关名字,仅存在自我参照效应.结果表明,与正常个体相比,抑郁认知易感个体自我参照加工的程度效应消失,这可能是由于抑郁认知易感个体的自我概念简单化,更加聚焦核心自我,使得其无法精细区分不同自我相关程度的刺激.该结果可以作为未来对抑郁症早期症状识别的预测指标.     

非等速率自缩合乙烯基聚合反应的动力学模型

按照聚合反应动力学理论, 以B*基团转化率为参数, 导出了考虑到非等速率修正后的自缩合乙烯基聚合反应(SCVP)所生成的超支化聚合物的分布函数, 建立了确定分布函数二次矩的微分方程组. 产物的支化度可以通过A*与B*基团反应速率比(r)和A基团转化率(x)两个参数进行调整, 对一个确定的x, 为了得到最大的支化度, 需要一个与x有关的特定r值. x值较小时, 需要的r值很大, 随着x的增加, 需要的r值迅速变小. 反应终了时, 选择r = 2.59可以得到一个最大的支化度0.5.     

Weyl对应的相干态描述

在量子力学中,由于坐标算符Q和动量算符P不对易,因此经典函数h(p,q)和与其相应的量子对应算符H(P,Q)的对应是含糊的.在文献[1]中Weyl 给出了一种对应方案,定义经典函数A_ω的量子对应为A(P,Q)=integral from -∞to ∞dpdqΔ(p,q)A_ω(p,q),(1)其中积分核称为Wigner 算符,记为(取普朗克常数h=1)     

八面体钼酸镉纳米体系反应动力学及表面热力学性质的粒度效应

采用室温反相微乳液法制备不同粒度的八面体钼酸镉CdMoO4,利用微量热技术获取不同粒径产物与盐酸反应过程的原位热动力信息,结合热动力学理论、过渡态理论和热化学循环法,获得了不同粒径八面体钼酸镉CdMoO4的反应动力学参数及表面热力学函数,并讨论粒度、温度对其化学反应动力学和表面热力学性质的影响规律及其原因.结果表明,速率常数、比表面Gibbs自由能、比表面焓、比表面熵和比表面能随粒径减小而增大,表观活化能、活化Gibbs自由能、活化焓和活化熵则均随粒径减小而减小;且速率常数、活化Gibbs自由能、比表面焓和比表面熵均随温度升高而增大,比表面Gibbs自由能随温度变化则相反.在30~200nm范围存在临界尺寸使钼酸镉材料表面热容性质发生突变,表现为区别于传统储能材料的独特热容性质.     

孤立系统内传热过程的火积减原理

从热力学第一、第二定律出发, 基于熵的概念, 可以得出孤立系统的熵增原理和孤立系统、定温定容系统等的热平衡判据. 本文基于火积的概念, 得出了孤立系统内传热过程的火积减原理, 发现在孤立系统内的热量传递过程中, 火积总是减小的, 该原理可以视为热力学第二定律在传热过程中的一种表述. 本文还得到了孤立系统和封闭系统的热平衡判据, 即最小火积原理和最小自由火积原理, 发现孤立系统在达到热平衡时系统的火积最小, 而封闭系统在热平衡状态下自由火积最小. 这就表明, 在传热过程中, 火积和熵一样, 都可以作为时间之矢, 指出其发展方向; 而且, 火积也可以用于描述系统的平衡态.     

植物叶片最大羧化速率对多因子响应的模拟

植物叶片最大羧化速率是表征植物光合能力的重要参数,建立植物叶片最大羧化速率的模拟模型将有助于准确预测植物的光合作用和陆地生态系统生产力.植物叶片最大羧化速率与环境因子之间存在诸多相关性,分析植物叶片最大羧化速率与环境因子的相关关系是建立植物叶片最大羧化速率模拟模型的有效途径.对来自104篇文献的植物叶片最大羧化速率数据及其对应的环境因子进行整理和分析发现,植物叶片最大羧化速率受温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量的显著影响.其中,温度、土壤含水量和CO2浓度均与植物叶片最大羧化速率呈单峰型曲线关系,土壤含氮量与植物叶片最大羧化速率呈显著的线性关系.据此,建立了温度、土壤含水量、CO2浓度以及土壤含氮量综合影响的植物叶片最大羧化速率模型.验证表明,该模型能较好地模拟不同环境条件下植物叶片的最大羧化速率,为陆地生态系统模型准确模拟植物光合作用提供了参数依据.     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用, 基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据, 选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息: 工作单位或住址、发病地点以及报告单位, 定义SARS传播输入输出流, 并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型, 对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析. 结果表明: (1) 北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区, 对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期; (2) 中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质, 形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域; (3) 广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源, 但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况, 而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互, 但却有显著空间辐射扩散能力; (4) 广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围, 而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围, 尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京; (5) 输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平, 而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国, 并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征. 基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征, 为防控措施提供更有效的理论支持.     

中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用,基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据,选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息:工作单位或住址、发病地点以及报告单位,定义SARS传播输入输出流,并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型,对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析.结果表明:(1)北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区,对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期;(2)中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质,形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域;(3)广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源,但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况,而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互,但却有显著空间辐射扩散能力;(4)广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围,而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围,尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京;(5)输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平,而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国,并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征.基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征,为防控措施提供更有效的理论支持.     

(火积)理论及其应用的进展

(火积)和(火积)耗散极值原理的提出,为传热优化开辟了新的方向.回顾了(火积)理论的产生与发展过程,从导热、对流换热、辐射传热、换热器设计、传质等方面介绍了(火积)理论的研究进展.重点围绕(火积)耗散率与熵产率的异同点比较分析、(火积)耗散极值原理与有限时间热力学相结合、(火积)耗散极值原理与导热构形优化相结合、(火积)耗散极值原理与对流构形优化相结合等四个方面,阐述了(火积)耗散极值原理的科学性.     

全球人感染禽流感疫情及其流行病学特征概述

禽流感病毒是甲型流感病毒,一般只在禽间传播,不会直接感染人类.当病毒基因发生重组或突变,会获得感染人的能力.自1959年发生人感染H7N7禽流感以来,各亚型禽流感病毒感染人的事件时有发生.1997年,我国香港特区暴发人感染H5N1禽流感是首次明确记录的禽流感病毒感染导致人类呼吸道疾病和死亡的疫情.迄今人感染禽流感已成为全球科学界关注的重要公共卫生问题.鉴于禽流感病毒可以长期存在于天然宿主体内且具有高度的遗传分化特性,因此具备成为前体病毒或导致流感大流行的可能性.20世纪发生的4次流感大流行,均与禽流感病毒密切相关.禽类是禽流感病毒的天然存储宿主,最容易传染人的传染源是携带病毒的家禽和感染病毒的病死禽,而传播途径主要为禽-人和环境-人传播.人感染不同亚型禽流感病毒后的临床症状表现不一,既有普通流感样症状(ILI)、结膜炎或关节炎,也会出现重症肺炎、呼吸衰竭、休克甚至死亡.目前针对人感染禽流感最重要的治疗手段是使用抗病毒药物,早期大剂量使用抗病毒治疗可显著提高禽流感病例的存活率.     

肠道菌群影响宿主行为的研究进展

肠道内定植了数量众多、种类丰富的肠道菌群,它们和宿主间形成了互利共生的关系,对宿主的健康产生着重大影响.近年来,随着对肠道菌群调控作用研究的不断深入,发现肠道菌群不仅调控肠道活动,还影响宿主的脑功能和行为.肠道菌群通过肠-脑轴调控宿主行为,而肠-脑轴是由免疫、神经内分泌和迷走神经途径构成的肠道和脑之间的交流系统.动物研究(无菌动物、肠道病原菌感染以及抗生素和益生菌处理动物)和临床观测结果表明,肠道菌群通过肠-脑轴对宿主的应激反应、焦虑、抑郁和认知功能产生重要影响.平衡的肠道菌群可以促进宿主的身心健康,而肠道菌群失调则可能引发肠-脑疾病(如肠易激综合征、炎性肠道疾病和肝性脑病)和中枢神经系统疾病(如多发性硬化症、阿尔兹海默症和自闭症等).深入了解肠道菌群对宿主行为的影响,有助于更好地理解肠易激综合征和多发性硬化症等的发病机理,并认识到调节和恢复正常肠道菌群的安全有效措施(补充益生菌)是治疗精神心理疾病的重要组成部分.     

点突变的熵性质

生物多样性是生物群体存在和发展的基础, 遗传物质DNA是生物多样性的物质依存, 而熵是生物多样性的最好度量. 为了了解点突变的熵性质, 本研究分别在单参数模型和双参数模型下建立了有限长DNA序列点突变的微分方程模型, 得出了4种碱基随世代变化的函数关系式, 在分子水平上探讨了点突变的熵性质, 证明了生物具有保熵性, 生物是朝着多样性增大的方向发展进化的. 并利用Matlab软件进行了随机点突变的计算机模拟, 直观验证了所得的理论结果.