金属恒温塑性力学过程的热力学研究

由于弹性学的热力学函数不能对塑性学推广,本文用以位错为基础的热力学函数反映了塑性现象的位错实质,并以此热力学函数建立了金属恒温弹塑性力学过程的热力学基本方程,即赫姆霍兹自由能变化dF_T的熵产生表达、耗散表达及熵产生与耗散之间的关系;对于恒温弹塑性应力-应变循环,证明了无论它是否为热力学循环,循环功都是正塑性功,加载功常大于卸载功;对于热力学循环,塑性功全部耗散;对于非热力学循环,因自由能永动机不存在,塑性功未全部耗散.本文理论很可能为金属塑性力学过程研究提供一个不可逆过程热力学基础.     

水-气-颗粒固体三相混合系统的流体动力学

按照经典物理中处理混合物的一般热力学方法, 将近年来报道的颗粒固体流体动力 学进一步推广到孔隙被水和气填充的情形, 建立了其自由能的初步模型. 水-气-颗粒三相体系是与岩土工程和地质灾害密切相关的材料, 但其经典宏观物理基础却一直未能全面澄清.目前用于分析这类混合物力学行为的基本工程理论含Darcy渗流定律、Terzaghi有效应力及其运动方程(即本构方程)等内容. 通过与经典物理对比, 本文澄清了渗流对应于不同相之间的质量扩散, 有效应力与这类材料特有的体积填充形式自由能有关, 这两部分内容工程与物理是一致的.目前的分歧具体体现在材料建模对象上, 前者认为是本构方程, 而后者是自由能和迁移系数. 该分歧的解决将是建立这类材料的连续介质物理基础、突破本构方法面临的困境的一个关键. 关键词： 颗粒物质 混合物 应力 流体动力学     

热力学第三定律创立的过程及其发展

 热力学第三定律的建立已近１００年。一个世纪以来,它同热力学第一定律、第二定律一道为热力学统计物理学的发展和完善起到了支柱的作用,是热力学统计物理学的基本理论基础之一。然而对于它的创立过程,物理学和化学都各自从自己的角度去阐述其发展。其实热力学第三定律是物理学家和化学家们长期共同努力探索,而特别是为了适应化学发展的需要而建立起来的物理规律。１９０６年德国物理化学家能斯特（Ｎｅｒｎｓｔ）就是从化学平衡常数的确定出发,导致了热力学第三定律的建立,即著名的能斯特定理和ＯＫ不能达到原理。接着,许多其他科学家在此基础上进一步对该定律作了大量的研究,并提出了他们相应的说法。     

锂氧化物主体和表面相的稳定性研究

本文通过密度泛函理论以及声子模型,系统地研究了金属锂、氧化锂、过氧化锂、超氧化锂和臭氧化锂在不同温度下的热力学函数值以及它们在不同温度和氧气分压条件下的稳定性,并绘制了锂氧化物的热力学相图.另外,理论研究了氧气存在下各种锂氧化物表面相的稳定性,对于符合化学计量的表面,其表面能从小到大的顺序为(111)(110)(211)(221)(210)(100).根据各表面的表面能相对大小,绘制了金属锂氧化物的表面热力学平衡曲线,并由Gibbs-Wulff晶体平衡形态理论,获得了氧化锂和过氧化锂的晶体形貌.     

一个基于非平衡热力学理论的核沸腾汽泡长大的数学模型

一个基于非平衡热力学理论的核沸腾汽泡长大的数学模型曾丹苓（重庆大学热力工程系）一、引言任何实际相变过程都是不可逆热力学过程。经典热力学，尤其是非平衡热力学为它的研究提供了必要的理论依据。然而，令人遗憾的是，在过去长期的研究工作中热力学理论并未得到充分...     

中国工程热物理学会各学科分会和专业委员会分别召开一九九一年学术会议

中国工程热物理学会各学科分会和专委会分别从91年10月下旬到12月中旬举行了学术会议。 工程热力学与能源利用学术会议从10月20日至22日在烟台召开。宣读论文内容涉及分析热经济学及基础热力学;热机循环分析及节能;工质热物性和制冷循环等。其特点是在从事基础理论研究的同时,积极开展与环境保护和节约能源等有关的应用基础研究和应用研究。 热机气动热力学学术会议于11月3日至7日在湖南索溪峪召开。宣读论文包括理论研究及试验研究和工业应用等。理论方面朝着二维和三维粘性流动跨声速流动与不稳定流动方向发展。二维粘性     

直膨式太阳能热泵供热水系统的性能研究

本文对直膨式太阳能热泵系统进行了实验研究,并对其热工性能及影响因素进行了理论分析,结果表明该系统 的热工性能主要受太阳辐射强度、环境温度、集热面积、水箱容积及压缩机转速等因素的影响,在此基础上提出了系统设 计和运行控制等方面的改进意见。     

构建非晶态固体的理论体系

正非晶态固体是由原子或者较大颗粒无序堆积而成,但是具有刚性的结构。玻璃、水泥、压实的沙粒,甚至酸奶或者巧克力慕斯都是典型的例子。初看去这些材料好像没有共同点。然而,非晶态固体具有许多共同的力学性能,物理学家多年来一直寻找一种统一的理论,从它们的微结构角度预测其性质。与固体晶体材料不同的是,非晶态材料的刚度与热力学稳定而无内应力的微结构无关。因此,必须探索其他的理论方法。最近,法国巴黎     

推导热力学关系式的几种方法

“热力学函数及其应用”一章,在热力学教学中占有重要地位。按我们的体会,学好这章的关键在于,掌握一套最基本的热力学方程──简单可压缩系统的四个热力学基本等式,八个热力学偏导数及它们之间的四对关系(麦氏关系),和几个常用的偏导数本方程和常用公式,推导出一些热力学关系式,通过这些热力学关系式,把我们感兴趣的某些热力学偏导数(中等),用能由实验测定的量如Cp和能由态式计算出的量表示出来,或者说,用三个基本偏导 (因它们直接与三个较易测定的系数a、k和Cp相联系,故叫基本编导数)表示出来。但教学实践表明,初学者在推导这样的热力学…     

热力学分析对于热机实践的指导作用

“物理通报”编辑部不断接到读者们的书面反映,感到热力学定律很抽象,不易体会出它的实用意义,要求帮助理解如何从热力学定律来总的分析热机的原理。这是一个牵涉范围很广的问题,详细阐述和解决这个问题,正就是“工程热力学”教科书的基本任务。在这里,只能提供一些主要的线索,补充“普通物理学”中热力学一章所讲述不足的某些细节。热力学是研究各种不同形式的能量相互之间转换关系的科学;如果研究的对象仅仅局限于热能和机械能之间的相互转换,这样一个分支就专门称为“工程热力学”。既然“热机”是热     

高能探测器的发展状况

一、引 言 高能物理学包括实验和理论两部分.高能物理实验研究所用的工具包括粒子源(加速器和宇宙线)、探测器和数据分析处理设备.因此,在考虑高能物理学的发展时,不能不研究高能探测器的问题[1]. 高能探测器是以能记录每个能量很高的粒子为特征的.因此,它们应当有好的记录效率(一般要求100%),高的空间分辨本领(能分辨小于2毫米直到几微米),短的死时间(小于1秒直到10～(-9)秒)和其他的要求很高的特性,它们的规模也往在是很大的(参看表2和本文的第五节).而且,随着高能物理的研究能区的提高,对高能探测器的性能的要求也越来越高.高能物理学的…     

涡流管能量分离过程的热力学模型

根据工程热力学理论对涡流管工作过程进行了热力学分析,在h—s图上定性地表示出热力过程,获得了过程中相关参数的计算公式。通过对管内能量分离过程热力学分析,借助J．Mischner的热力学熵增理论,获得了涡流管内能量分离效应与冷气流率的函数关系式,建立了完整的涡流管能量分离过程的热力学模型。     

氢氘物态方程研究进展北大核心CSCD

针对近二十多年的氢氘物态方程理论研究工作进行了综述分析,结合本课题组改进的自由能模型、直接量子蒙特卡洛和量子分子动力学方法的模拟结果,对多个研究小组采用不同方法获得的氢氘宽区物态方程数据进行了定量评估分析。结果表明:在当前理论框架下,仅基于第一原理数值模拟得到的氢氘物态方程能够描述的热力学相空间有限;多模型集成的H-REOS.3数据库在105K以下温度与数值模拟结果的相对差别较大,且数据稀少,二者均不能满足工程应用需求。建议采用基于半经验模型的宽区域物态方程研究方法,即结合高精度的实验研究、数值模拟和解析模型,构建满足工程应用需求的氢氘宽区实用物态方程。     

氢氘物态方程研究进展

针对近二十多年的氢氘物态方程理论研究工作进行了综述分析,结合本课题组改进的自由能模型、直接量子蒙特卡洛和量子分子动力学方法的模拟结果,对多个研究小组采用不同方法获得的氢氘宽区物态方程数据进行了定量评估分析。结果表明:在当前理论框架下,仅基于第一原理数值模拟得到的氢氘物态方程能够描述的热力学相空间有限;多模型集成的H-REOS.3数据库在105K以下温度与数值模拟结果的相对差别较大,且数据稀少,二者均不能满足工程应用需求。建议采用基于半经验模型的宽区域物态方程研究方法,即结合高精度的实验研究、数值模拟和解析模型,构建满足工程应用需求的氢氘宽区实用物态方程。     

反常磁矩对弱磁场弱相互作用费米气体热力学性质的影响

考虑费米子的反常磁矩, 运用赝势法和热力学理论, 导出弱磁场中弱相互作用费米气体自由能的解析式, 以此为基础给出高温和低温情况下系统热力学性质, 分析反常磁矩对热力学性质的影响机理. 研究表明: 反常磁矩对热力学性质的影响与温度相关, 而且这种影响随温度的上升在低温区是增大的, 在高温区是减小的; 对于系统的化学势、内能, 反常磁矩加强了磁场的影响, 弱化了相互作用的影响; 对于系统的热容量, 反常磁矩在低温区使其减小, 在高温区使其增加.     

考虑热阻影响后的卡诺循环

卡诺循环是经典热力学中的重要模型，它所给出的循环效率是一切热机效率的最高界限，对今天的热工生产及研究仍有极大的指导意义．     

关于物理常数的解释与哲学思考

物理常数是物理学重要的组成部分,在物理学中占有特殊的地位,因为它所具有的基础性、启发性、认识性和普适性等特点,促使物理学家要解释它们.然而,尽管物理学家采用包括"数字学"方法在内的各种办法,但对物理常数的解释仍有许多问题有待分析与研究.文中从什么是物理常数,基本物理常数能不能解释,怎样才能解释基本物理常数等方面对物理常数的本质涵义进行了探讨.     

颗粒-颗粒接触力的热力学模型

以颗粒二体接触力模型为基础和出发点的软球离散元模拟是当前颗粒物理和力学领域广泛应用的研究手段.但文献上经常使用的、包括著名的Hertz-Mindlin和Luding在内的力模型并没有完全明确弹性势能或耗散热的计算方法,故从热力学层面看它们还需要完善.考虑到机械能的耗散行为是这类材料的重要物理内容,本文借鉴近年来提出的颗粒固体流体动力学(GSH)思路,提出一种具有明确势能和热功率的接触力建模方法.该理论除明确给出了机械能和热能的计算公式外,还能具体描述能量守恒、热力学平衡态和熵增加等基本原理,解决了传统接触力模型在这些方面的欠缺问题.初步计算显示本文模型的恢复系数可以随碰撞速率的增加而减弱,这比现有的其他模型更符合实验观测.虽然为简单起见这些公式仅局限于二维和忽略颗粒转动运动情况,文中讨论了如何推广到三维含转动情形,以及所涉及的滚动和扭转接触力的热力学处理问题.鉴于是否在Onsager非平衡热力学基础上建模是本文给出的接触力公式有别于当前其他模型的关键所在,文中强调了这里的主要建模对象应该是热力学特征函数和Onsager迁移系数,而接触力是它们的推导结果.这是一个与目前直接针对接触力进行建模的不同思路.文中对颗粒物质特有的、反映样品几何变形与弹应变之间联络的一个非对角迁移系数做了详细介绍,并且认为它与打滑等复杂力学现象关系密切,无论宏观GSH尺度上,还是细观接触力尺度上都不可忽略.     

评价换热器热性能的三项指标

一、引言 目前对换热器的热工性能已有数十种评价指标,最常用的如温度效率E,换热器效率ε,水当量比R及传热单元数NTU等。但它们是把传热与阻力这二大因素分开来考虑,又不考虑能量的质方面的因素。Bejan着重考虑了过程的不可逆性,提出熵增单元数N_5,综合考虑了传热的数量、质量及阻力。然而N_5的概念还不够直观明确,而且不易找到优化值。     

高保真物理-热工耦合计算方法研究及应用

反应堆高保真物理-热工耦合计算可以更准确、更详细地模拟和预测反应堆堆芯行为,从而进一步提高核反应堆的安全性和经济性。基于精确的几何建模与高精度的中子学计算方法,通过耦合pin-by-pin子通道热工水力计算,进行了高保真中子学和物理-热工耦合计算方法研究,研制了反应堆高保真物理-热工耦合计算程序NECP-X/CTF。在此基础上分析了燃料棒导热模型、间隙导热率等计算模型对高保真物理-热工耦合计算结果的影响,最终将耦合系统应用于大型压水堆关键安全参数的计算。结果表明,高保真物理-热工耦合不但可以获得精确的宏观参数,还可以获得精细的燃料棒功率、燃料棒温度等精细参数。