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．     

信息熵是有序性的量度——兼评哈肯《信息与自组织》一书

热力学熵不是处理自组织的工具.哈肯企图用信息熵作为自组织的判据.而写了“信息与自组织”一书,但该书写的并不成功,正如该书所说:“当我们维持整个系统的能量为常数时,信息熵也保持常数”,而所讲的自组织正是在系统的能量一定时而突然出现的.该书所以不成功,是因哈肯对信息熵没有明确的定义,他所讲的信息熵仍然是热力学熵.我们对信息熵作明确的说明,指出它是将热力学熵中微观态的几率,发展成为任何态(包括各种宏观态)的几率,从而为我们所关心的宏观上的有序性作出判断.     

封闭体系的熵产生原理

本文阐述封闭体系中的熵产生原理.据此原理说明封闭体系经历一个任意过程,体系的熵变等于熵流dSe和熵产生dSi之和.体系若经历一个不可逆过程必定产生熵,经历一可逆过程,熵产生等于零.把熵产生原理应用于封闭体系中的各种过程,可以判断过程的性质,它较Clau-sius不等式和孤立体系中的熵判据更为简便.     

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。     

癌和正常细胞熵产生的差异性及其治疗意义

通过热力学计算证明通常条件下癌细胞的熵产生率高于正常细胞,熵流方向为从癌到正常组织.但在适当外场作用下,正常细胞的熵产生率可提高更多,因而可以改变熵流方向,从而抑止癌的毒性信息流的扩散.设计了可试用于癌症治疗的方脉冲电场.     

癌细胞和正常细胞熵产生的对比分析及在癌症治疗中的应用

依据非平衡热力学,对细胞内的熵产生率进行了计算,并对癌细胞和正常细胞的熵产生进行了对比分析,证明了在通常条件和无外场作用情况下,癌细胞的熵产生率高于正常细胞.但在电场和超声场作用下有可能使正常细胞获得较高的熵产生,因而发生熵流方向的倒转.考虑到信息量是熵在高维相空间中向低维子空间的投影,熵流方向倒转将避免癌细胞的有害信息向周围正常组织的扩散.提出利用方波脉冲电场和低频低强度超声场于癌症理疗的可能性.     

热力学第二定律的喀喇氏表述

本文采用热力学第二定律的喀喇氏表述,从绝热过程出发,简便地导出了熵及熵增原理等重要概念。     

基于流域系统地貌信息熵的泥石流危险性定量评价

泥石流是爆发在山区小流域内的特殊地质灾害,流域地貌条件制约着泥石流的形成和运动,影响着泥石流的发生和规模,因此,可以根据流域地貌的发育阶段判断泥石流的危险性。流域系统地貌信息熵理论是Strahler面积-高程分析法与信息熵原理的有机结合,是计算流域地貌发育阶段的定量方法。作者探讨了利用流域系统地貌信息熵理论进行泥石流危险性评价的方法,并选取辽宁省岫岩县哈达碑镇的21条流域作为实例进行验证。评价结果表明,利用地貌系统信息熵值来判断泥石流的发育程度,具有较好的客观性、可操作性和可靠性。     

自发熵减少及其统计公式

世界为何能抵抗熵增加定律而涌现自组织结构?孤立系统的熵是否永远只增不减?热力学退化和自组织进化可否统一,如何统一?本文从非平衡熵演化方程出发,论证内部有相互吸引力作用的非平衡系统可能会自发涌现一种新的熵减少,它与传统的熵增加定律共存,互相抵消,结果导致孤立系统的总熵可能减少,从而不仅使孤立系统亦促进开放系统涌现自组织结构。本文推导出这种新的熵减少率的统计公式,并从数学形式和微观物理基础两方面与作者前些年得到的熵增加定律的统计公式作了对比;进而给出孤立系统和开放系统的总熵变化率公式,前者由熵增加定律公式和新的熵减少率公式相加决定,后者为熵增加、熵减少和熵流出3项的代数和,二者都显示了热力学退化和自组织进化的统一。应用本文理论公式,定性地讨论了两个实际孤立系统不均匀结构的形成,包括对宇宙热寂推论的澄清。     

熵与物理学的进化

熵的本质含义在于不可逆的客观存在、时间的方向性和自然界不仅是变化而且也是发展的。对熵本质的再认识有助于推动物理学的进化。     

流体横掠顺排和错排方形微针肋阵列的流动传热和熵产分析

采用数值模拟的方法研究了流体横掠错排和顺排方形微针肋的流动、传热和熵产。结果发现,雷诺数Re≤50时顺排和错排微针肋阵的熵产接近,Re在50~100之间两者流动熵产和传热熵产的差距开始增加,Re≥100之后错排微针肋阵流动熵产远大于顺排微针肋阵,传热熵产小于顺排针肋。传热熵产数值大于流动熵产,总熵产趋势同传热熵产。以Re=100为例,详细分析发现错排针肋阵内速度场较顺排针肋阵均匀,产生的漩涡较小,温度场分布也较顺排针肋阵均匀。局部熵产分析发现错排针肋和顺排针肋传热熵产分布不同,流动熵产分布近似。     

用正则分布推导范德瓦尔斯气体可逆绝热过程方程

本文用范德瓦尔斯气体的正则分布的配公函数求出熵的表达式；再利用系统的熵为一恒量，得出范德瓦尔斯气体可逆绝热过程方程式．     

基于熵的图像二值化方法比较研究

对基于对数和指数图像熵的最大熵法和最小交叉熵法的图像二值化算法进行了分析．通过仿真,对算法进行了比较研究,阐明了算法的局限性和比较适合的应用场合。     

基于多导脑电复杂性测度的脑疲劳分析

通过对连续长时间脑力劳动前后状态下的脑电信号进行分析,提取了脑电信号的基本尺度熵和排列熵两种复杂性测度,研究了它们与脑疲劳程度之间的关系,以及它们在不同脑疲劳状态下的变化规律及其相关性.实验结果表明,基本尺度熵和排列熵与脑疲劳程度之间存在很强的关联性,对于不同的脑疲劳状态,随着脑疲劳程度的增加,其alpha(8～12 Hz)、beta(13～30 Hz)频率段和total频率段(0.5～30 Hz)脑电信号的基本尺度熵和排列熵逐渐降低.相对于Tsallis熵算法,基本尺度熵和排列熵可以更好地反映疲劳前后脑电信号复杂度的变化特性.同时,由于基本尺度熵和排列熵算法概念简单,运算量小,因而它们的计算复杂度大大降低,运算速度更快,使得实时分析与监测脑疲劳成为可能.脑电信号的基本尺度熵和排列熵有望成为衡量脑疲劳程度的指标.     

动态黑洞的熵

黑洞熵来源于视界附近量子场的贡献,按照这一想法,在局部热平衡的条件下,计算了Ｖａｉｄｙａ黑洞的熵。结果比通常的稳态黑洞的熵稍小。     

矿井围岩与支护系统复杂性研究

为研究围岩与支护技术问题,对近十年来相关研究工作进行了系统分析,发现围岩与支护是相互作用、相互制约的一个复杂非线性系统。利用力学与非线性系统理论建立了围岩与支护系统的耗散结构模型,论述了围岩熵产生与支护熵流的相互关系。根据信息熵的原理建立了矿井支护可靠熵模型,并与结构可靠性进行对比分析。最后提出深部巷道断面优化设计,降低巷道底角的非线性应力集中状态,实际应用中使巷道底鼓量减少20%以上。     

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．     

熵的物理本质

熵是一个象体积、内能那样真实的物理量。本文从宏观和微观两个方面阐明熵的物理本质。     

黑洞温度、熵变化率和时间尺度的压缩

研究了动态黑洞的温度、熵变化率与事件视界附近“时间尺度压缩因子”之间的关系。给出了计算稳态及动态黑洞温度和墒变的简单公式．     

de Sitter时空背景下的熵

从ｄｅＳｉｔｔｅｒ时空背景下的Ｋｌｅｉｎ－Ｇｏｒｄｏｎ方程出发，利用Ｂｒｉｃｋ－ｗａｌｌ方法计算了宇宙的自由能和熵。结果表明，宇宙的熵与Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ黑洞一样，也为视界面积的１／４。可见，ｂｒｉｃｋ－ｗａｌｌ方法具有更广泛的适用于，不但可以计算黑洞的熵，而且可以计算宇宙的熵。