积与积减原理鄢.PDF

物理学报摇 粤糟贼葬孕澡赠泽援杂蚤灶援摇 灾燥造援远园袁晕燥援员员 渊圆园员员冤摇 员员源源园圆 积与积减原理鄢 程雪涛摇 董摇 源摇 梁新刚覮 渊清华大学航天航空学院袁热科学与动力工程教育部重点实验室袁北京摇 员园园园愿源冤 渊圆园员园年员圆月圆园 日收到曰圆园员员年员月员员 日收到修改稿冤 摇 摇 文章分析了重力势能尧引力势能尧电荷势能尧化学势能尧热量势能尧质量积尧动量积等多种势能袁发现它们均可表 达为一种守恒广延量和对应的强度量的乘积袁因此可将其统一定义为野积冶援基于积这一概念袁文章得到了孤立系统 内守恒广延量传递过程的积减原理袁即孤立系统内进行的守恒广延量传递过程中系统的积总是减小的援进一步袁文 章还基于积的概念发展了孤立系统和封闭系统的势平衡判据袁发现孤立系统达到势平衡状态时袁系统的积达到最 小值渊最小积原理冤曰当封闭系统达到势平衡状态时袁系统的准自由积达到最小值渊最小准自由积原理冤援上述结论 应用于传热学中即可得到热量传递过程的 减原理及相应的热平衡判据援与热力学中的核心概念熵相对应袁由于 物理量 可以描述传热过程的不可逆性袁作为传热过程的优化准则袁度量系统的无序度袁并给出系统的热平衡判 据袁因此 是传热学中的核心概念援 关键词院势能袁积袁积减原理袁平衡判据 孕粤悦杂院源源郾怨园援垣糟袁愿愿郾园缘援原遭 过程存在一定的局限性援例如袁云蚤灶造葬赠泽燥灶等咱员员暂证明 员郾 引 言 了应用熵产最小原理并不能导出导热系数为常数 的傅里叶导热定律曰月藻躁葬灶咱员圆暂也发现了用熵产优化 克劳修斯在员愿缘源年引入了熵这一物理量袁并证 咱员园暂 换热器设计时出现悖论袁杂澡葬澡和杂噪蚤藻责噪燥 在研究 明了著名的克劳修斯不等式援基于此可以证明袁孤 员愿种换热器时发现熵产最小与换热器的性能最好 立系统中进行的任意物理过程都将使得系统的熵 咱员猿暂 并不对应援郧怎燥等 基于热量传递过程与电荷传 增加袁这就是熵增原理咱员袁圆暂援这样袁我们就可以用熵 递过程的相似性袁对应于电学中电势能的概念袁在 这一概念来定量的描述热力学第二定律袁衡量物理 传热学中定义了热量的野势能冶要要要物理量 援程 过程不可逆性的大小援随着对熵概念认识的加深和 咱员源暂 新广 发展了 耗散极值原理袁并用它研究了添 其应用研究的逐步深入袁物理量熵成为了热力学中 加高导热系数的野体点导热冶优化问题袁发现该原 的核心概念援 因为它不仅可度量过程的不可逆性袁 理得到的优化结果使区域平均温度降低的程度优 还可以作为热力学过程的优化准则和系统的热平 于熵产最小原理的结果曰柳雄斌等咱员缘暂研究换热器 衡判据袁且可作为系统无序度的度量咱员袁圆暂援此外袁虽 热性能优化时表明袁应以基于 耗散的热阻而不 然熵这个物理量是由研究热机效率引入的袁但目前 是以熵产数来度量换热器的不可逆性袁采用基于 已推广到自然科学的其他领域中袁例如信息理 耗散的热阻分析换热器时不会出现熵产悖论援 论咱猿袁源暂 咱缘袁远暂 咱员远暂 尧生命科学 等援 悦澡藻灶早等 基于这一新物理量提