对一种新型空气热机工作原理的分析

根据物理学原理对单缸单活塞空气热机的工作过程给出了一种物理解释.即:本实验所涉及热机的气缸中工质的状态参量要用3组pVT来表示(气缸工质分为3段),尽管3段空气柱的压强p始终保持相等,但3段空气柱的V、T并不保持相等.在单一活塞运动时,局部空气柱状态参量的变化具有热机效应,部分吸热被转化为对外做功,完成了热机循环.     

热机的第二定律效率与不可逆性

利用热机的功－熵关系和可用能概念，给出热机经二定律效率的表达式，同时了热机相对损失功的概念，并用它们比较了几个实际动力源的不可逆程度。     

同轴型行波热声热机的实验研究

自行设计搭建了国际首台同轴型行波热声热机的实验装置 ,以氮气为工质 ,获得频率为1 3 7Hz的谐振声波。回热器热端温度达到 2 0 0℃左右时 ,热声热机开始起振 ,平均振幅 0 .1 4bar     

热声热机中的能量模拟与分析

文中主要对回热器中的能流及其能流分量进行了模拟 ,并在此基础上分析了能流及其分量对热声热机的影响 ,为更深地理解热声热机中所发生的能量转换现象 ,更好地设计热声热机提供有价值的依据和参考。     

重力对惯性秤振动周期影响的分析与实验演示

分析了重力对惯性秤振动周期的影响,指出重力与惯性秤系统振动周期的关系,给出不同情况下的周期表达式,并且通过实验测量数据来验证理论分析结论。     

热声热机热声核内传热与流动特性实验研究

本文通过搭建扬声器驱动的热声热机可视化实验台,利用粒子成像测速仪(PIV)和红外热像仪得到冷、热端换热器间速度及温度场分布,对有无声场两种情况下热声核中速度及温度场的变化进行了实验研究。实验结果表明,外加声场改变了热声核中热对流的基本模式,增强了冷热端换热器间的换热能力,对热声核中的温度分布有着显著的影响。揭示了热声核中的流动与换热规律。     

热声热机声场的格子气分析

从格子气自动机演化方程恢复了宏观热声方程,采用D2Q9热格子气模型模拟热声热机系统的压力场、温度场和速度场,获得压力驻波的传播和反射过程。模拟结果显示,在所给模拟条件下压力波具有非线性的特征,变截面附近的流场区域会产生引起非线性耗散的涡流。本文也分析了谐振管几何尺寸及格子气粒子密度对系统频率和压力的影响,验证了热声热机格子气模型的有效性。     

关于可调压缩比斯特林热机的物理演示实验

本文设计了一种可调节压缩比的斯特林热机装置,可实现斯特林热机的压缩比(最大体积与最小体积的比值)动态调节以及压强(p)-体积(V)曲线的实时监测.阐述了轨尺在双缸双活塞斯特林热机中实现动态调节的机理,编写了采集热机工作过程中压强和体积的Labview程序.通过调节轨尺完成压缩比的动态调节,演示了斯特林热机在不同压缩比条件下的工作状态,分析了压缩比影响斯特林热机性质的机理.该装置制作简单,可使用酒精灯作为热源,用于物理演示实验教学.     

一种安培力演示实验的病因分析

用控制变量法探究决定安培力(F=BIL)大小的因素时,有的用串联不同节数的干电池来研究电流这个因素,结果发现效果总不佳(对比度低),下面分析其原因.     

热辐射演示实验的再改进

分析了热辐射实验的原理,提出了使用玻璃密封系统和用电热炉作热源的改进方案.     

温库边界对布朗热机性能的影响

研究了单势垒锯齿势中,布朗粒子在外力和空间周期温度场作用下构成的布朗热机的热力学性能.考虑布朗粒子动能变化以及高、低温库之间热漏引起的热流.用Smoluchowski方程描述粒子在黏性介质中的动力学特性,推导出高、低温库的热流以及热机功率和效率的解析表达式.通过数值计算分析势垒高度、外力和温库边界对热机性能的影响.研究表明:由于动能变化和热漏引起的不可逆热流的存在,布朗热机为不可逆热机,热机的功率效率特性为一闭合的关系曲线;势垒边界与温库边界重合时,热机的功率达到最大值;通过改变温库边界的位置,可以在一定范围内提高热机的效率,但同时减小了热机的输出功率.     

Thermal entangled quantum heat engine

Based on a two-qubit Heisenberg XY model, we construct a four-level entangled quantum heat engine (QHE). It is an interesting quantum Otto cycle where the exchange constant is fixed and only the magnetic field is varied during the adiabatic steps. The expressions for several thermodynamic quantities such as the heat transferred, the work and the efficiency are derived. Moreover, the influence of the entanglement on the thermodynamic quantities is investigated numerically. Several interesting features of the variation of the heat transferred, the work and the efficiency with the concurrences of the thermal entanglement of different thermal equilibrium states are obtained. Finally, we discussed the maximum efficiency of the QHE.     

Influence of an indefinite causal order on an Otto heat engine

The quantum effect plays an important role in quantum thermodynamics, and recently the application of an indefinite causal order to quantum thermodynamics has attracted much attention. Based on two trapped ions, we propose a scheme to add an indefinite causal order to the isochoric cooling stroke of an Otto engine through reservoir engineering. Then, we observe that the quasi-static efficiency of this heat engine is far beyond the efficiency of a normal Otto heat engine and may reach one. When the power is its maximum, the efficiency is also much higher than that of a normal Otto heat engine. This enhancement may originate from the non-equilibrium of the reservoir and the measurement on the control qubit.     

热处理对氢气放电实验用靶的影响

对本底靶进行热处理后用TiT源重新开展打靶实验,未知谱线消失,证明未知谱线不是由靶中杂质造成的。将同种材料制成的两块本底靶分别进行热处理和不做任何处理,置于氢气放电源中进行照射生成源照靶,用TiT源打这两块源照靶发现照射前经热处理的靶产生的4条未知谱线较强,证明热处理能够增强靶吸附未知粒子的能力。     

带有Dzyaloshinski-Mariya相互作用的两比特纠缠量子Otto热机和量子Stirling热机

研究了以带有Dzyaloshinski-Mariya(DM)相互作用的两比特自旋体系为工质的量子纠缠Otto热机和量子Stirling热机.两种不同热机在各自的循环过程中,通过保持其他参量不变,只有DM相互作用发生改变,从而分析热机循环中DM相互作用与热传递、做功以及效率等热力学量之间的关系.研究结果表明:DM相互作用对两种热机的基本量子热力学量都具有重要的影响,但量子Stirling热机由于回热器的使用,其循环效率会大于量子Otto纠缠热机的效率,甚至会超过Carnot效率;得到了量子Otto纠缠热机和量子Stirling热机做正功的条件.因此,在这两个纠缠体系中,热力学第二定律都依然成立.     

热处理对氢气放电实验用靶的影响

对本底靶进行热处理后用TiT源重新开展打靶实验,未知谱线消失,证明未知谱线不是由靶中杂质造成的。将同种材料制成的两块本底靶分别进行热处理和不做任何处理,置于氢气放电源中进行照射生成源照靶,用TiT源打这两块源照靶发现照射前经热处理的靶产生的4条未知谱线较强,证明热处理能够增强靶吸附未知粒子的能力。     

一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机

研究了一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机模型. 用粒子的概率主方程来描述粒子在晶格中的动力学特性, 推导出热流、 功率和效率的表达式. 通过数值计算分析势垒高度、 外力和温比对热流以及热机功率和效率的影响. 研究表明: 在粒子稳态概率流为零时, 存在非零的热流从高温库流入低温库, 类似于经典不可逆卡诺模型中的热漏; 热漏的存在使得热机的效率远远小于卡诺效率, 功率与效率之间为闭合的关系曲线, 热机为不可逆热机; 对热机性能参数进行优化, 可以使热机工作在最优性能状态下.     

Quantum heat engine cycle working with a strongly correlated electron system

A new model of a quantum heat engine(QHE) cycle is established,in which the working substance consists of an interacting electrons system.One of our purposes is to test the validity of the second law of thermodynamics by this model,which is more general than the spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg model since it would recover the spin model when the on-site Coulomb interaction U is strong enough.On the basis of quantum mechanics and the first law of thermodynamics,we show no violation of the second law of thermodynamics during the cycle.We further study the performance characteristics of the cycle by investigating in detail the optimal relations of efficiency and dimensionless power output.We find that the efficiency of our engine can be expressed as η = 1 - t22/t12 in the large-U limit,which is valid even for a four sites QHE.     

周期性双势垒锯齿势中温差驱动的布朗热机

研究了周期性双势垒锯齿势中, 布朗粒子在外力作用下沿空间坐标方向交替地和高、低温热库接触构成的布朗热机的热力学性能. 考虑布朗粒子动能的变化以及高、 低温库之间热漏的存在, 通过数值计算分析势垒高度、势比、外力等参数对布朗热机效率的影响. 研究表明：当考虑热漏时, 布朗热机始终是不可逆的, 效率小于卡诺效率; 并且当热漏很小时, 势比的增大在一定程度上可提高布朗热机的效率; 其功率与效率之间的关系曲线为闭合线. 当不考虑热漏时, 其功率与效率之间的关系曲线为开型线, 但由于布朗粒子动能的变化引起的不可逆热流, 热机的效率依然小于卡诺效率. 关键词： 布朗热机 双势垒锯齿势 热漏 热力学性能