强迫耗散系统的有序结构和系统的发展(Ⅱ)，广义能量极小值原理和系统的发展

利用大气非线性动力学证明了广义能量极小值原理，进一步从理论上证明它是同大气非平衡 态热力学最小熵产生原理在物理上是一致的.前者表明，强迫耗散动力系统的终态广义能量 达极小值；而最小熵产生原理表明，远离热力学平衡态的开放系其终态时系统内部的不可逆 过程最弱.而且，系统广义能量达极小值和系统熵产生达极小值的终态一般是一个稳定的定 态，它对应着系统的某种有序结构.也就是说它是一个“低耗高效”的有序定态.大气系统作 为自然界一个典型的物理复杂系统，其最小熵产生原理和广义能量极小值原理隐示了自然界 复杂系统的一个一 关键词： 强迫耗散系统 能量极值原理 有序结构 动力系统     

对流换热过程的热力学优化与传热优化

为了进一步明确对流换热过程中热力学优化与传热优化之间的差异,本文分别利用熵产最小原理、(火积)耗散极值原理针对两种边界条件下的对流换热问题进行分析,讨论熵产,(火积)耗散与有用能损失以及对流换热能力之间的关系.结果表明:熵产最小意味着系统的有用能损失最小,但并不反映系统的对流换热能力的强弱;而(火积)耗散取极值意味着系统的对流换热能力最强,但与系统的有用能损失不存在对应关系.因此,对于将降低有用能损失作为优化目标的换热问题应采用熵产最小原理进行分析;而对于需要将提高换热能力作为优化目标的对流换热问题应采用(火积)耗散极值原理进行分析.     

统计物理方法在离散变量模型中的应用及推广

提出离散变量模型,并基于此模型由最大熵原理出发,展现了统计物理方法在热力学系统中的具体应用.该方法可以推广应用至由大量"个体"所构成的"总体"非物理系统中,如金融系统,社会生产系统等.文中还指出由最大熵原理得到的概率分布函数同时适用于平衡态和非平衡定态的热力学系统.     

最小熵产生定理及其应用

扼要介绍最小熵产生定理，并用它分析一维导热系统定态的稳定性及串、并联电路定态时电阻上电压与电流的分配。     

边界交流关系、量子系统消耗与量子组织均衡——量子开放系统边界交流均衡分析力学基础(Ⅱ)

本文探讨建立以环境提供的熵流为自变量的熵变函数;当熵变化取负值时,此函数可称作有序生成函数.在此基础上,从量子系统为形成并维持有序化的低熵态而由环境提供可转化为物质的能量流或熵流方面考虑量子系统的消耗,建立量子消耗函数;从量子系统经过非平衡相变而由无序化的高熵态转入有序化的低熵态方面考虑量子系统的补偿,建立量子补偿函数;进而在量子消耗和量子补偿之间取剩余,形成量子组织增益量.量子系统总是在一定的消耗下力图达到最大的组织增益,可将这一目标状态看作量子组织均衡(或量子组织平衡).     

不同目的热优化目标函数:热量传递势容损耗与熵产

热量传递势容(势容)反映了物体的导热能力,在导热过程中势容有损耗,对应于势容损耗最小的导热过程效率最高,传热速率最大。熵反映了过程的不可逆性,在导热过程中熵有增加(熵产),对应于熵产最小的过程是系统做有用功的能力((?))损失最小的过程。以势容损耗和熵产为目标函数,分别对导热平板和圆形导热管进行了导热优化计算。以势容损耗作为目标函数的优化,要求沿传热方向温度的梯度为常数,结果是系统具有最大的导热能力。以熵产作为目标函数的优化,要求沿传热方向温度的自然对数的梯度为常数,结果是系统具有最小的(?)损耗。     

最小熵产生定理与光学被动腔

基于文献[5]中我们所获得的本征型光学双稳系统的熵产生表达式,本文证明该系统(光学被动腔)能够很好地满足最小熵产生定理。 关键词：     

强迫耗散系统的有序结构和系统的发展(Ⅰ)，最小熵产生原理和有序结构

一个系统的发展总是由不可逆热力过程和非线性动力过程所驱动.将大气动力学方程组同考虑了动能变化的Gibbs关系结合起来构建的熵平衡方程，才能更好地描述大气系统的不可逆热力过程和非线性动力过程.至今非平衡态热力学仅利用Onsager线性唯象关系证明了最小熵产生原理.利用新建立的熵平衡方程和大气动力学方程的性质证明，最小熵产生原理在热力学线性区和非线性区都是普遍成立的.且当热量输送平衡、水汽输送平衡和动量输送平衡时，系统达到不可逆过程最弱的最小熵产生热力学状态.当系统又是动力平衡且无平流时，这种最小熵产生态就是 关键词： 非线性热力学 熵产生 最小熵产生原理 有序结构     

边界交流关系、量子系统消耗与量子组织均衡

本文探讨建立以环境提供的熵流为自变量的熵变函数;当熵变化取负值时,此函数可称 作有序生成函数。在此基础上,从量子系统为形成并维持有序化的低熵态而由环境提供可转化为物质的能量流或熵流方面考虑量子系统的消耗,建立量子消耗函数;从量子系统经过非平衡相变而由无序化的高熵态转入有序化的低熵态方面考虑量子系统的补偿,建立量子补偿函数;进而在量子消耗和量子补偿之间取剩余,形成量子组织增益量。量子系统总是在一定的消耗下力图达到最大的组织增益,可将这一目标状态看作量子组织均衡（或量子组织平衡）。     

负绝对温度的热力学及其重要性质

一、引言通常我们认为物体的温度是对物体冷热程度的描述。在热力学里,一个热力学系统的绝对温度T可以用系统内能U或系统焓I对系统熵S的导数来规定: 这里x和y是一对外延量和内合量。对于一般热力学系统,通常系统的内能和焓都是熵的不减函数,也就是说,内能或焓随熵的增加而单调地增加。这样从(1)式就得出结论,系统的温度     

λ噬菌体溶源/裂解转换调控与定态熵

被λ噬菌体感染的大肠杆菌是研究生物基因调控网络的重要模板之一. 根据该调控系统操纵子与调控蛋白相互作用特点, 利用热力学配分函数描述调控蛋白与操纵子的结合概率, 在给出该调控系统的动力学分岔的基础上, 计算系统各定态的热力学熵. 结果显示, 溶源态和裂解态较鞍点和分岔点具有更低的熵值, 且溶源态的熵最低, 说明处于溶源态的系统具有更高的生物序.     

光场与级联三能级原子相互作用时的熵特性和薛定谔猫态

研究了光场与级联三能级原子相互作用时的熵特性,导出了场(原子)熵的计算公式,讨论了原子初始态和单光子失谐量对场(原子)熵的影响,借助于场的准概率分布Q函数,分析了场态的统计性质,结果表明,原子初始处于中能级时,光场将在t=12T_R(T_{R< /sub>为单光子回复周期)时出现薛定谔猫态. 关键词： 级联三能级原子 熵特性 薛定谔猫态}     

高压下硝基甲烷分子温度的密度泛函计算

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对硝基甲烷分子进行了结构优化、频率和热化学分析.发现:在相同温度条件下改变压强,分子熵函数产生了改变,当温度和压强条件相同时,对于不同物质熵函数的改变是相同的.以热力学理论中麦克斯韦关系为基础,通过计算等温过程中分子的熵函数对压强的变化率,用数值拟合方法得到不同压强条件下分子温度的表达式:T=T0+(1-B)[18.3858+0.5392P]V0,式中T0、V0分别表示分子系统初态的温度和体积,T、V分别表示系统在末态的温度和体积,B是体积的压缩比.在选定参数的情况下该表达式可以计算不同压强条件下CHNO含能材料的分子温度.同时,以硝基甲烷为验证,选取基本参数V0和B,计算其在C-J条件对应的爆压14GPa下,分子温度为3461K,对应爱因斯坦温度,相当于3228cm-1的能量,在实验中该能量足以激发硝基甲烷分子内振动能量重新分配过程,有可能激发C-N键的红外振动而引起单分子分解反应的发生.因此,此表达式可用于预测含能材料撞击点火过程单分子分解可能的反应通道.     

毛细作用的变分法理论

以圆柱形毛细管内壁、毛细管内的液体和气体为研究对象.设毛细管液体的表面为旋转面,写出了系统的自由能(表面能及重力势能)的泛函.使自由能泛函取极值的欧拉方程就是关于附加压强的拉普拉斯公式.泛函取极值时在可动边界(毛细管内壁)上的边界条件就可导出关于接触角的杨氏方程.此二方程是自由能取极值的密不可分的两个必要条件.     

闪锌矿GaN弹性性质、电子结构和光学性质外压力效应的理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似(GGA)下的RPBE和局域密度近似(LDA)的CA-PZ交换-关联泛函对闪锌矿结构的GaN在高压的性质进行了系统研究. 计算结果表明:弹性常数、体模量、杨氏模量和能隙都具有明显的外压力效应,计算结果与实验值和理论值很好的符合. 同时利用计算的能带结构和态密度系统分析了GaN的介电函数、折射率、反射率、吸收系数和能量损失函数等光学性质及其外压力效应. 分析结果为GaN的设计与应用提供了理论依据. 关键词： 第一性原理计算 电子结构 光学性质 闪锌矿GaN     

无相互作用费米量子信道直积态容量研究

用费米线性光学方法,提出无相互作用费米量子信道物理模型.用平稳量子高斯态协方差矩阵性质及Majorization不等式理论,推导出在平稳高斯输入态下费米量子信道最小输出熵的表达式.利用在n模费米系统添加一个额外模的方法,得到平稳高斯态和高斯态输出熵的关系|利用此关系式,借助在高斯输入态下费米信道最小输出熵值是可达的猜测,推导出无相互作用费米信道直积态容量的表达式.最后,用最小输出熵的迭代算法验证已推出的费米信道最小输出熵表达式正确性,数值计算结果表明:对于带噪声的无相互作用费米量子信道,已推出最小输出熵与数值计算结果的吻合度可以达到10e-9.     

非线形CS2 分子单重态和三重态的密度泛函理论

应用密度泛函理论 (DFT)的B3LYP和B3PW91两种方法 ,在 6 3 11+G 和aug cc pVTZ基组水平上 ,分别优化了CS2 可能存在的非线形单重态和三重态构型 ,在全局势能面上共发现 3个单重态 (电子态 1 A1 )和 5个三重态 (电子态分别为 3A2 、3B2 和 3B2 )的非线形CS2 异构体 ,正则振动频率分析证明所得到构型均是位能面上的极小 .计算所得CS2 异构体的相对能量顺序为 4t3B2 相似文献   

真空场注入非对称五态叠加多模泛函叠加态的高次振幅压缩

构造了由多模真空态、多模泛函相干态、多模泛函相干态的相反态、多模复共轭泛函相干态和多模复共轭泛函相干态的相反态这五个宏观上完全可分辩的量子态线性叠加所构成的强度不等的非对称五态叠加多模泛函叠加态光场|Ψ(5)vas〉q.利用多模压缩态理论,首次研究了态|Ψ(5)vas〉q的广义非线性等幂奇数次高次振幅压缩特性.结果发现:在一定的条件下,态|Ψ(5)vas〉q可呈现任意次的广义非线性等幂次高次振幅压缩效应,其压缩程度、压缩深度和压缩幅度与压缩次数、腔模总数、态间叠加几率幅、各模光场的经典强度以及经典初始相位的空间分布函数等强烈地非线性相关联;特别是,在特定条件下,真空场的注入可以提高压缩程度.     

任意两态叠加多模泛函叠加态光场的等幂次差压缩

构造了任意两态叠加多模泛函叠加态光场|ψ(2)f>q,利用多模辐射场广义非线性等幂次高次差压缩的一般理论,研究了态|ψ(2)f>q的广义磁场分量的非线性等幂次N次方差压缩特性.得到了一般理论结果,讨论了两种特殊两态叠加多模泛函叠加态光场的差压缩特性.结果表明:1)当qN为偶数时,第一类两态叠加多模泛函叠加态光场和虚相干两态叠加多模泛函叠加态光场都不出现广义磁场分量的非线性差压缩效应,也不处于N-j最小测不准态;2)当qN为奇数时,在一定条件下,任意两态叠加多模泛函叠加态光场中,广义磁场分量呈现出周期性变化的广义非线性N次方差压缩效应.     

Ge,Al掺杂锰硅化和物Mn4Si7的第一性原理计算

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,对本征Mn₄Si₇以及Ge, Al单掺杂和共掺杂Mn₄Si₇的晶体结构,能带结构,态密度以及光学性质进行了计算和分析.计算结果表明:本征态Mn₄Si₇的禁带宽度为0.810 eV,为直接带隙半导体材料,掺杂后晶体结构稍微变化,禁带宽度减小,且共掺杂时禁带宽度最小,电导率最好.Al以及Ge, Al共同掺杂时会产生杂质能级.掺杂后光子能量向低能级方向移动,光电导率,光吸收,反射系数都有所增大,说明掺杂改善了Mn₄Si₇的光学性质,从而可以提高光伏发电效率.