能量贬值论——热力学定律教学改革的思考(Ⅱ)

能量不仅在数量上具有守恒性，在质量上具有品位性，而且在转换与传递过程中具有贬值性。指出过程的不可逆性必然导致能量品位的降级，过程的推动力愈大，不可逆性程度愈大，导致能量的贬值就越大；通过典型过程能量贬值的分析，阐明了加大推动力来加快过程速率的传统观念是欠科学的；引进有效能损失与有效能效率，建立统一损失尺度与完善性尺度，有利于评价各种热工设备与生产过程的优劣；大力开展有效能衡算法，有利于研究能量的无形损失，全面地反映出用能过程中存在的问题；提出了减轻能量贬值的技术措施，科学地指出了节能的重点与方向。     

变换过程的有效能分析

从能量的品质角度用有效能的方法对所分析的半水煤气变换流程，有效能效率虽高达９４．８８％，但有效能损失量仍很大。造成损失的主要原因为不可逆化学反应及不同温度流体间的换能。     

能量品位性的判据—yong在可持续发展战略中的意义

介绍了描述能量品位高低的热力学函数-yong（有效能）及其若干应用，着重介绍了yong在可持续发展的量化分析上的应用。     

光量子等效温度和黑体辐射光谱有效能

提出了表征光量子能量hv的品质的新参数——光谱等效温度T_λ,以及用T_λ表示的光谱量子有效能的新定义式,证明了T_λ与波长乘积等于常数的光谱等效温度方程的正确性,并得到此常数为5．33016×10~(-3)m·K,约为Wien位移定律常数的1．8394倍,在此基础上给出了黑体辐射光谱有效能函数．研究所得结果,可以说明光合作用产生熵减的结论错误的原因,并为建立辐射热力学体系奠定了理论基础．     

延吉市化肥厂有效能分析

本文以工厂生产数据为依据,对全系统物流、能流进行有效能分析.残余热力学性质计算采用简便方法,列出有效能平衡表,绘制出产品有效能能流图.结果表明:有效能效率为32.38%,其中造气部分有效能损失为最大,其次为锅炉部分,再次为变换和合成部分.这四个部分有效能损失占总损失之83.3%.由此,给节能方向与措施提供理论依据,对每工序进行热力学分析打下基础.     

基于热力学的混凝土塑性和粘塑性本构模型研究

建立了具有实用意义的基于热力学能量耗散函数的混凝土率无关和率相关塑性模型.基于热力学原理,构造了混凝土在主应力空间中的能量耗散函数,并根据此函数推导出了耗散应力空间和真实应力空间中的混凝土模型.推导过程中不需引入其他假定,所得模型能自动满足热力学定理.拟合参数后,计算了多种受力状态下混凝土试件和构件的静动态响应.计算结果符合试验结果,验证了模型的正确性和实用性.     

熵表象中涨落的热力学方法

研究了熵表象中涨落的热力学方法,与能量表象中涨落的热力学方法相类似,应用它可使热力学量的涨落从热力学基本方程直接得到,这样,能量的涨落也可由热力学基本方程直接求出,所以,本文的结果是涨落热力学方法能量表象的一个重要补充。     

阳极溶解型应力腐蚀点蚀演化的能量原理

作为一种不可逆的热力学过程,阳极溶解型应力腐蚀点蚀的演化受到表面能、体系应变能和电化学能的影响。基于能量学原理,对应力腐蚀点蚀演化过程中的能量问题进行研究,提出一种双变量半椭球模型描述点蚀的演化过程,推导点蚀形状参数在演化过程中的变化方程,并讨论远场应力等参数对点蚀形状参数以及体系能量变化的影响。结果表明:点蚀的形貌由初始的半球形状逐渐演化为半长椭球;点蚀的演化形貌为体系应变能与点蚀内表面的表面能共同竞争的结果,应变能加速点蚀形状参数的变化,而表面能则抵制点蚀的形状演化;远场应力对体系热力学势能的变化影响显著。     

热力学第一定律普遍的和限定的表达式

本文论述了热力学第一定律的普遍表达式和在一定条件下的限定表达式，并通过举例着重分析了不可逆过程中能量的转换情况，最后指出了在基础物理教学中引入非平衡热力学基本原理的必要性。     

发生在推导能量涨落公式过程中的一个疏忽

指出并分析了一本著名的热力学统计物理教材在推导能量涨落公式的过程中发生的一个疏忽．     

对范德瓦尔斯气体的进一步讨论

导出了范氏气体多方过程的过程方程，并讨论了范氏气体的热容量，多方指数及在各热力学过程中的能量转化情况。     

形状记忆合金相变过程中热力学能变化探究

目的 研究在一个方面给出形状记忆合金的自由能变换的规律。方法 根据固体理论,利用晶格原子势能和晶格振动能,讨论在形状记忆合金相变过程中热力学能的变化,分析热力学能的具体表现形式,并给了能量转化的量。结果与结论 在形状记忆合金正相变过程中,热力学能的变化促进了相变。     

基于热化学再吸附变温原理的低品位热能升温储能特性

基于热化学再吸附变温原理,提出并实施了一种以低品位热能升温储能为目的的热力循环，并对其循环特性及储能供能升温性能进行了理论分析.在此基础上,采用吸附储能工质对MnCl2 NaBr NH3研究了热化学再吸附升温储能特性.结果表明：利用固 气可逆化学反应过程中热能与化学吸附势能的相互转化可实现热能的高效储存，采用热化学再吸附变温技术在实现热能储存的同时还可有效实现低品位热能的能量品位提升，从而可为低品位热能的高效储存及利用提供新的思路.当储能阶段输入温度为128 °C时，根据外界不同温级热能的需求，释能阶段输出温度提升至140 °C和144 °C时，对应的储热效率分别为0.21和0.11，对应的效率分别为0.25和0.13，且热化学升温幅度越大，储能效率越低.     

不可逆过程中的能量耗散函数

不可逆过程热力学提供了研究传输过程统一的标准方法.文章介绍了在有交互传输的系统中,其不可逆过程中的能量耗散函数的数学表达式。     

高Reynolds数流动的时均能量方程及熵增表达式

本文对湍流耗散过程作了详细的热力学分析,明确提出不仅在时均动量方程中,而且在时均能量方程及热力学第二定律的表达式中,湍流影响项与粘性影响项也具有相拟的张量表达式,而且与用何种湍流模型计算Reynolds 应力张量Ⅱ_r 无关.本文还引进名义滞止焓和平均流动熵的概念,推导出适合数值求解的封闭的克罗柯形式的时均流动方程组.     

冲击破煤过程中能量耗散的理论分析

介绍了能量在冲击式破煤过程中的产生、传递和耗散过程以及能量最终的分布范围;运用应力波的方法分析了应力波在煤体中传播过程,并得出能量在衰减过程中衰减率的计算方法;还分析了剥落厚度的计算方法,并得出正弦应力波在煤体中传播时的冲劈厚度和最大煤块尺寸的关系;根据冲击规律和能量的传递特征对能量的传递过程进行了分析,并求出冲击消耗能量和最小散逸能之间的关系,指出了要使煤块破碎必须满足冲击消耗能量要大于最小散逸能。     

对范德瓦尔斯气体的进一步讨论

导出了范氏气体多方过程的过程方程,并讨论了范氏气体的热容量,多方指数及在各热力学过程中的能量转化情况.     

熵、信息和生命

在“热学”或“热力学”的教学过程中,“熵”是一个难点。在教学过程中可把这个概念的意义扩展一些,将有助于学生的理解,以提高学生对物理学的兴趣。1摘和热力学第二定律热力学第一定律是包括热现象在内的能量转换和守恒定律,一切过程都服从热力学第一定律。然而服从热力学第一定律的过程不一定都能发生。例如,行进中的车辆,刹车后机械能转变为热能耗散的过程是人们熟知的,而耗散的能量再收集起来重新使车辆行进的过程是不可能发生的;同样一滴蓝墨水滴入净水中,随着时间的推延总是均匀的分布于整个水中,不可能再自动收缩成一滴蓝…     

静电能量与静电场能量关系研究

分析了静电能量、静电场能量的来源、分布区域、差别与联系,指出,静电能量是带电体内电荷之间的相互作用能,它是由电荷携带的,定域于电荷存在的空间中。静电场能量是散布在场存在的空间中,是由场携带的。静电能量和静电场能量是相互伴随产生和消失的,这正是静电场能量到底是由场携带的还是由电荷携带的在静电场的情况下无法判断的原因。静电场能量和静电能量在数值上是相等的,这为静电场能量的测量提供了一条有效的途径。建议将静电能量和静电场能量区别开来,这有助于教和学,有助于进一步完善电磁学理论体系。     

水环境中核弹爆炸能量的致热作用分析

本文提出一种新的构想：和平利用原子武器释放的能量，为人类造福。在本文中．重点讨论了武器释放能的能量约束的办法，采用具有一定深度的地下水井来来储存这一能量，同时对核能的结构成分及其对水的热效应，应用热力学第一定律进行了探讨，提出了提高这一效应的方向。