撰写了第一版热力学后的二十五年,我很高兴这本书现在是物理研究文献中最常引用的热力学参考,并且现在引入的后期表述已被广泛接受。尽管如此,有几项考虑促使此新版本和扩展。首先,在60年代和70年代,热力学在关键现象领域急剧急剧。尽管这些进步在很大程度上超出了本书的范围,但我试图至少描述问题的性质,并引入临界指数和缩放函数,这些功能表征了在二阶相过渡时进行治疗功能的非分析行为。此帐户是描述性和简单的。它取代了相对复杂的二阶过渡理论,这些理论是许多学生认为是第一版中最困难的部分。第二,我试图改善本书的教学属性,用于从初中本科到第一年的课程,用于物理学家,工程科学家和化学家。这一目的得到了学生和讲师的大量有用建议。简化了许多解释,并明确解决了许多示例。问题的数量已被淘汰,为许多人提供了部分或完整的答案。第三,已经添加了统计力学原理的简介。所需的一切都是熟悉量子力学预测有限系统中离散能级的事实。在这里保持了第一版的精神;重点是原则的基本简单性和中央逻辑列车,而不是多种应用。为此目的,为了使高级本科生可以访问文本,我避免了量子力学中的明确的非交换性问题。然而,该配方的设计是使更高级的学生在非共同情况下正确解释该理论。
Q9 。一台可逆热机在温度为 600 o C 和 40 o C 的两个储液器之间运行。该热机衍生出一台可逆制冷机,该制冷机在温度为 40 o C 和 -20 o C 的储液器之间运行。传给热机的热量为 2MJ,组合式热机和制冷机装置的净功输出为 360kJ。求出 40 o C 时传给制冷剂的热量和传给储液器的净热量。如果热机的效率和制冷机的 C.O.P.分别为最大可能值的 40%,也求出这些值。
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烧结可将粒子粘合到强,有用的形状中。它用于发射陶瓷盆和制造复杂的高性能形状,例如医疗植入物。烧结是不可逆转的,因为颗粒会抛弃与小颗粒相关的表面能,以在这些颗粒之间建立键。在烧结颗粒之前,在烧结后很容易流动颗粒,将颗粒粘合到固体中。从热力学的角度来看,烧结的键合由表面能量还原驱动。小颗粒的表面能量比大颗粒更快。由于原子运动随温度的增加,因此高温加速了烧结。烧结的驱动力来自高表面能和粉末固有的弯曲表面。烧结的初始阶段对应于接触颗粒之间的颈部生长,而曲率梯度通常决定烧结行为。中间阶段对应于孔隙圆形和晶粒生长的发作。在中间阶段,孔保持互连,因此该分量不是密封的。最后一阶段的烧结发生在毛孔塌陷成封闭的球体中,从而减少了谷物生长的障碍。通常,烧结的最后阶段开始时,当组件大于92%以上。在所有三个阶段中,原子通过多种传输机制移动以创建微结构变化,包括表面扩散和晶界扩散。此外,添加润湿液会引起更快的烧结。烧结模型包括参数,例如粒度和表面积,温度,时间,绿色密度,压力和大气。因此,大多数烧结是
表 A–1 摩尔质量、气体常数和临界点性质 表 A–2 各种常见气体的理想气体比热 表 A–3 常见液体、固体和食物的性质 表 A–4 饱和水 - 温度表 表 A–5 饱和水 - 压力表 表 A–6 过热水 表 A–7 压缩液态水 表 A–8 饱和冰 - 水蒸气 图 A–9 水的 Ts 图 图 A–10 水的 Mollier 图 表 A–11 饱和制冷剂-134a - 温度表 表 A–12 饱和制冷剂-134a - 压力表 表 A–13 过热制冷剂-134a 图 A–14 制冷剂-134a 的 Ph 图 图 A–15 纳尔逊-奥伯特广义压缩性图表 表 A–16 高海拔大气的性质 表 A–17 空气的理想气体性质 表 A–18 氮气、N2 的理想气体性质 表 A–19 氧气、氧气
其中 FS 是初始和最终热力学平衡态之间的亥姆霍兹自由能差。在不同的背景下,量子反馈控制因控制和稳定量子系统而引起了相当大的关注 [16-22]。例如,它可以应用于压缩电磁场 [18]、自旋压缩 [20] 和稳定宏观相干性 [22]。虽然作为随机动态系统的量子反馈控制理论框架已经很完善,但量子反馈控制可能带来的热力学增益尚未完全了解。在本文中,我们推导出一个新的热力学不等式,它对可从具有离散量子反馈控制的多热浴中提取的功设置了基本极限 [7, 23],包括量子测量 [23, 24] 和取决于测量结果的机械操作。最大功的特征是热力学系统与反馈控制器之间的广义互信息量。我们将其称为 QC 互信息量,其中 QC 表示被测系统是量子的,测量结果是经典的。在经典测量的情况下,QC 互信息量简化为经典互信息量 [25]。在没有反馈控制的情况下,新的不等式
熵的物理意义是什么?不可逆性的物理起源是什么?熵和不可逆性只存在于复杂和宏观系统中吗?对于日常实验室物理,统计力学的数学形式(正则和巨正则、玻尔兹曼、玻色-爱因斯坦和费米-狄拉克分布)可以成功地描述物质的热力学平衡性质,包括熵值。然而,正如薛定谔在 1936 年就已经认识到的那样,统计力学在解释熵的含义以及在系统状态概念的蕴含方面都存在概念模糊性和逻辑不一致性。Gyftopoulos、Hatsopoulos 和本文作者开发了一种替代理论,以消除这些概念上的障碍,同时保持在应用中非常成功的普通量子理论的数学形式。为了解决熵的含义问题和不可逆性的起源问题,我们将熵和不可逆性纳入了微观物理定律。结果是一种具有将力学和热力学结合起来的所有必要特征的理论,它统一了两种理论的所有成功结果,消除了统计力学的逻辑不一致和不可逆性的悖论,并为不可逆性、非线性(因此包括混沌行为)和最大熵生成非平衡动力学的微观起源提供了一个全新的视角。在这篇长篇介绍性论文中,我们讨论了量子热力学的背景和形式,包括其非线性运动方程以及它所涉及的非平衡不可逆动力学的主要一般结果。我们的目标是讨论和启发一种非线性量子动力学群的生成器形式,这种“设计”是为了实现量子力学 (QM) 和热力学的统一,即我们称之为量子热力学 (QT) 的非相对论理论。它的概念基础不同于 (冯·诺依曼) 量子统计力学 (QSM) 和 (杰恩斯) 量子信息理论 (QIT),但对于热力学来说