浅谈热力学第一定律

每年的高中物理竞赛都要涉及热力学第一定律，对于这类题只要掌握了相关的热学知识，运用能的转化与守恒定律就能顺利地解答．现将高中竞赛中涉及的与热力学第一定律相关的问题作一总结，仅供参考。     

热力学第一定律教学研究及难点释疑

物理学的生命力在于它的不断发展,19世纪物理学家焦耳的工作使人们认识到物体内能中与分子热运动相关的那部分能量,建立了能的概念以及热力学第一定律。内能和热力学第一定律的学习使学生对能量的认识从力学拓展到热现象,跨出了这一步,就容易理解电磁能、核能等,就能领悟能量的多样性,体会能量概念及其所遵循的规律在人类认识和利用自然中的重要地位。本文就热力学第一定律的教学研究作一些探讨。     

八达岭太阳能塔式热发电吸热器水动力特性仿真研究

本文以八达岭塔式太阳能热发电实验电站腔式吸热器为研究对象,根据吸热器的结构和工作原理,利用热力学定律建立了吸热器系统水动力仿真数学模型,模拟了吸热器蒸发受热面系统内工质的流动,通过吸热器水动力的仿真实验从而得到在不同的太阳辐照强度下吸热器蒸发受热面入口流量的分配规律。论文结论对实际太阳能热发电站吸热器的设计及安全运行具有指导意义。     

对热力学第二定律的解析

热力学第二定律是热力学的基本定律之一，它是关于在有限空间和有限时间内，一切和热运动有关的物理、化学过程具有不可逆性的总结．同学们对热力学第二定律的理解有些困难，现从以下几个方面举例分析．     

Reissner-Nordstrom黑洞中带电粒子由隧穿导致的Hawking辐射的进一步讨论

以Reissner-Nordstrom黑洞(R-N黑洞)为例，从黑洞热力学定律出发，对R-N黑洞中的带电粒子的量子隧穿效应进行了重新分析.将作用量的虚部重写成黑洞热力学定律的形式后，发现在Parikh工作框架下的量子隧穿效应与黑洞热力学的第一、第二定律有潜在的联系；而且，如果认为量子隧穿过程为可逆过程，则量子隧穿效应中的结果与黑洞热力学第一、第二定律是一致的.换而言之，Parikh的结论只对可逆过程成立. 关键词： Reissner-Nordstrom黑洞 黑洞热力学定律 隧穿 可逆过程     

热力学第二定律演示仪

在热力学统计物理学的学习中，我们曾经学过十分重要的两条定律，即为热力学第一、第二定律，并且进行了这两个定律的实验演示。本主要介绍一种效果十分显的热力学第二定律演示仪。     

广义麦克斯韦妖

 麦克斯韦妖是著名英国物理学家麦克斯韦于1867年提出的。当时,热力学第二定律已诞生了16年。热力学第二定律指出,自然界中一切热力学系统所进行的任何自发过程,其熵总是增加的。随着热力学第二定律的诞生,相应出现了热寂说,麦克斯韦妖正是在对热寂说的批判中脱颖而出的。     

太阳能喷射式空调系统中喷射系数的计算方法的探讨

喷射系数是喷射器最重要的性能参数之一,在喷射式空调系统中喷射系数的大小直接决定着太阳能喷射式空调系统的工作能力。通过研究发现,测得喷射器的进口、出口壁面的温度和压力,利用制冷剂工质的物性计算软件计算出测点的热工参数,根据热力学定律可以计算出喷射系数。通过喷射器的CFD模拟数据计算,并且把由质量流量计算的直接法所获得的喷射系数,与壁面测量法计算的间接法所获得的喷射系数进行了比较,比较结果验证了喷射系数的壁面测量法的可行性。     

能量系统故障诊断的热经济学模型

本文将建立在热力学第二定律基础上的 分析方法与热经济学方法运用于能量系统的故障诊断。通过与常规热力学方法的定量比较,证明了■分析方法与热经济学方法对系统中发生的故障具有更高的敏感度,并建立了进行能量系统故障诊断的 分析模型与热经济学分析模型,并以某 ２００ ＭＷ火电机组为例,分别采用这两种方法对机组在某一况时的故障情况进行了诊断,并对结果进行了分析比较。     

熵与生命科学

 热力学第二定律指出,一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。而直接反映热力学第二定律的是态函数熵,其数学表达式是熵增加原理：ｄｓ≥０。其物理意义是：一个孤立系统的自发过程总是朝着搞增加的方向进行,即从有序走向无序。而生命的发生、演化及成长过程都是从低级到高级、从无序到有序的变化。表面看来,这似乎都与热力学第二定律相矛盾。普里高津的耗散结构理论澄清了这一切。打开了一个从物理科学通向生命科学的窗口。耗散结构理论突破了热力学第二定律只适用于孤立系统的限制,将其适用范围推广到开放系统,并将热力学第二定律的数学表达式改为ｄｓ＝ｄ１ｓ＋ｄｅｓ。     

正负温度的热力学定律

本文讨论了正负温度的热力学定律．先阐述传统的正温度热力学定律，继而阐述负温度热力学定律，形成对比和统一的鲜明印象，并把热力学三条基本定律综合为一条定律，体现了热力学定律的完整性．最后谈到１００多年来人们困惑不解的“Ｍａｘｗｅｌｌ妖”（Ｍａｘｗｅｌｌｉａｎ Ｄｅｍｏｎ ）和“热寂”（Ｈｅａｔ　Ｄｅａｔｈ）问题．     

太阳能热利用技术概况

太阳能是理想的可再生能源.太阳能热利用技术目前还处于发展时期.文章对太阳能热利用成熟技术、先进技术以及当前研究的中心问题进行了简要的概述.成熟技术部分主要包括热水器、太阳灶、太阳房等广为人们使用的太阳能热利用技术;先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利用技术,包括太阳能热发电、太阳能空调制冷、太阳能制氢、太阳能海水淡化及太阳能烟囱发电等;在当前研究的中心问题部分,主要论述了解决太阳能热利用的关键技术问题.     

有机朗肯循环系统及其透平设计研究

本文对可用于工业低温余热回收的有机朗肯循环(ORC)热力系统进行简述,采用热力学第一定律、热力学第二定律分析ORC热力系统及其效率,并对有机工质动力透平的特点及设计造型进行概述。最后采用F11,R123,R245ca,R600和R600a为工质,设计有机朗肯系统回收某一工业余热,并以R123为工质进行有机工质透平的气动设计、造型设计和CFD模拟计算研究,并对透平进行造型优化。研究表明,以R123为工质的有机朗肯循环系统能有效可靠利用该工业余热,所设计的有机工质透平基本达到设计要求,透平造型的优化设计能有效改善透平叶轮内部流动。     

对爆轰CJ模型和ZND模型合理性的讨论

 CJ模型和ZND模型未充分考虑爆轰过程中由于热量瞬时释放所带来的本质变化，它们所确定的爆轰终点状态是所有可能状态中熵值最低的，实现的概率极小。终点状态应该由热力学确定，ZND模型达不到热力学确定的平衡终态。爆轰模型应该同时符合流体力学定律和热力学定律。     

理想气体p-V图上直线过程的温度与热量变化的分析

利用热力学第一定律对理想气体p-V图上的四种直线过程进行了分析,讨论了直线过程中温度与能量的变化情况.     

不可逆太阳能Stirling热机性能优化及参数分析

建立不可逆太阳能Stirling热机循环系统,研究太阳能集热器辐射对流热损、有限速率热传导,回热器的回热损失及其它不可逆因素对系统性能的影响.基于热力学分析方法和最优控制理论,导出系统总效率和集热器工作温度所满足的优化方程,确定和评估相关性能界限和优化设计参数值,并详细讨论包括与传热系数有关的综合因子、回热损失因子以及...     

Hobson文科物理教材选载①——热力学第二定律

这里登的是原书第7章后几节.第7章讨论热力学第二定律.前4节讨论了热力学第二定律的3种表述形式和热机、熵等内容,在此基础上,下面讨论与之有关的4个社会问题:汽车、运输效率、热电厂和人口的爆炸性指数增长.各个序号如节号和插图号都是原来的序号.——秦克诚     

熵定律的不可逆本质论

 熵定律,也就是热力学第二定律,是物理化学中的一个重要定律。无论从宏观的观点出发,还是从微观的角度分析,在热力学理论体系中,熵定律“占有至高无上的地位”。它与热力学第一定律一起,构成了复杂热力学系统能量转换、状态演化方向的度量和判据,且被广泛应用于科学和工程技术的许多领域。然而,如何引入熵定律,如何准确理解熵定律的物理内涵,并适度泛化熵定律,却一直是我们探讨的问题。1.熵定律的表述热力学第二定律,始于19世纪40年代人们对如何提高热机效率问题的研究。     

熵与热力学定律的关系

探讨熵与热力学定律的关系，并从熵函数的角度讨论热力学定律的意义。     

太阳能高倍聚光能量利用系统热力学分析及传输过程设计优化

应用热力学第一定律和第二定律对高倍聚光能量转换系统进行分析,发现系统对外输出功率最大时的集热温度为2464 K,提高能量综合利用效率存在较大的潜力,高倍聚光是有效解决手段.并对太阳能集热器形面设计和传输过程分析,满足最佳集热温度条件的抛物镜的相对口径为0.5,传输光纤的最大传输能力的接受半角约为40°.