摘要。对于流体水、冰、海水和潮湿空气,有非常精确的热力学势函数,涵盖广泛的温度和压力条件。它们允许一致计算所有平衡特性,例如耦合大气-海洋模型或观测或实验数据分析所需的特性。除潮湿空气外,这些势函数已被国际水和蒸汽特性协会 (IAPWS) 制定为国际标准,并已于 2009 年被 IOC/UNESCO 采纳用于海洋学。在本文中,我们推导出一组以热力学势表示的重要量的公式,适用于典型的相变和潮湿空气和水/冰/海水复合系统。特别关注海水和湿空气(此处称为“海气”)之间的平衡。在相关计划中,这些公式将很快在源代码库中实现,以方便实际使用。该库主要针对海洋应用,但也与海气相互作用和气象学相关。提供的公式适用于任何一组合适的热力学势函数。在这里,我们采用了以前出版物中的潜在函数,它们是由理论定律和经验数据构建的;它们在附录中进行了简要总结。这些公式充分利用了这些热力学势的全部精度,而无需额外的近似值或经验系数。它们以温度标度 ITS-90 和 2008 年参考成分盐度标度表示。
教学大纲 单元 – I:热力学 18 小时 热力学变量 1 - 广度和深度变量 - 热力学第零定律 2 - 热功等价 - 热力学第一定律 3,4 - 热力学第一定律的意义 - 热力学过程 - 可逆过程 - 不可逆过程 - 状态变量和过程变量 - 熵的定义 5 - 热力学第二定律 6,7 - 不可逆过程中的熵变化 - 麦克斯韦热力学关系 - 热力学势 - 焓 8、亥姆霍兹和吉布斯函数 - 相变 - 克劳修斯 - 克拉佩龙方程 - 范德华状态方程。
对于具有局部平移不变哈密顿量的任意空间维度的量子自旋系统,我们证明,如果状态是平移不变和空间遍历的,则通过热力学可行的一类量子动力学(称为热操作)从一个量子态到另一个量子态的渐近状态转换完全可以用 Kullback-Leibler (KL) 发散率来表征。我们的证明由两部分组成,用量子信息论的一个分支资源理论来表述。首先,我们证明,任何状态,对于这些状态,最小和最大 Rényi 发散度近似地坍缩为一个值,都可以在小的量子相干源的帮助下通过热操作近似可逆地相互转换。其次,我们证明,对于任何平移不变的遍历状态,这些发散度渐近地坍缩为 KL 发散率。我们通过对量子 Stein 引理的推广来证明这一点,该引理适用于独立同分布 (iid) 情况以外的量子假设检验。我们的结果表明,KL 发散率可作为热力学势,在热力学极限下,包括非平衡和完全量子情况,提供量子多体系统遍历态热力学可转换性的完整表征。