本论文由 Scholars' Mine(密苏里科技大学图书馆和学习资源服务)提供。本作品受美国版权法保护。未经授权的使用(包括复制再分发)需要获得版权持有人的许可。欲了解更多信息,请联系 scholarsmine@mst.edu 。
本论文由 Scholars' Mine(密苏里科技大学图书馆和学习资源服务)提供。本作品受美国版权法保护。未经授权的使用(包括复制再分发)需要获得版权持有人的许可。如需更多信息,请联系 scholarsmine@mst.edu。
教学大纲: 热力学:第一定律、第二定律、熵、热机、循环过程、熵平衡标准、第一定律与第二定律的结合;麦克斯韦关系、吉布斯-亥姆霍兹方程、热膨胀系数和压缩系数;第三定律:赫斯定律、基尔霍夫定律;相平衡:克劳修斯-克拉珀龙方程、固液/气相-凝聚相平衡、逸度;溶液热力学:拉乌尔定律、亨利定律、吉布斯-杜恒方程、构型熵、常规溶液、过剩函数、点缺陷热力学;自由能:相图评估、吉布斯相律、杠杆法则;冶金反应热力学:埃林汉姆图、优势区图;动力学:动力学定律、反应速率理论、晶粒生长动力学、沉淀物成核和生长动力学、扩散控制生长的概念和建模。
其行为的地位。反映了对材料的重视,在当今的技术中,美国政府支持了诸如连续纤维陶瓷复合材料 (CFCC)、高速研究和推进材料促进计划等项目,这些项目针对特定的新材料,如 CFCC,用于从化学加工到固定式热机、发电到航空航天飞行器的广泛应用。此类应用要求对仍在兴起的材料(如 CFCC)进行精炼、加工、特性分析和大量生产,以便在恶劣的热/机械/环境操作条件下成功广泛使用。同时,随着材料的精炼,设计师必须能够访问材料属性和性能数据库,以便将材料系统集成到他们的先进工程概念中。如果没有广泛的材料特性,材料生产商就无法评估相对工艺改进,设计师也无法对材料在特定应用中的性能充满信心。
显然,描述量子系统中的信息更加微妙,因此,量子信息的热力学也需要进行更彻底的分析[11,12]。这一研究领域的意识到,量子热力学对新一代量子技术的发展产生了深远的影响[13,14]。在这些新兴技术中,特别是量子热机[15-20]和量子信息发动机[21 - 25],又名量子计算机[26]需要全面研究量子信息作为热力学资源。在这种情况下,重要的是要认识到,从von Neumann熵量化的热力学普及量信息中,这并不是要考虑的信息的唯一概念。相反,了解边际编码的信息的分配[27-29],尤其是真正的量子相关性的热力学价值[30 - 32]是有用的。
到目前为止,电网和工业的脱碳与大量可变可再生能源 (VRE) 电力(主要是风能和太阳能光伏)的安装齐头并进。然而,如果要在不损害行业可靠性和成本效益的情况下实现碳中和,这还不够,而且电化学电池无法提供最终用户所需的众多服务和规模。除了 VRE,还需要其他技术,用于有效的气体压缩和运输、电网平衡、碳捕获,以及非常重要的能源。在后一类中,技术正在发展成为电池的可行替代品,用于一系列储能应用,例如抽水蓄能、压缩空气、飞轮、泵送热量、液态空气、热/冷、氢气、氧气、重力和其他热机械化学存储方法。这些都在快速推进商业化,并将与电池竞争,以满足广泛的电网和工业存储需求。
成功开发了航空航天可重复使用的发射车辆(RLV),需要实现有效的热保护系统(TPS),以在重新进入阶段内从严重的热载载上保护航天器的完整性。由于需要降低有效载荷运输成本,因此,应用研究被驱动到具有先进的热机械特性的轻质材料。空间TPS通常基于三明治结构,其中核心材料具有热绝缘的主要功能。陶瓷多孔材料,例如碳(C)和碳化硅(SIC)泡沫,代表了在很高温度下低密度和明显的热稳定性,代表了作为结构TPS组件的构成型TPS组件的理想候选者。本文提出了一项联合实验研究,该研究是针对碳式陶瓷泡沫作为三明治设计的核心的联合研究。据报道,商业c和sic-泡沫材料的完整热表征,包括测量热力学的组合应力,温度引起的量大行为和传热特性。尤其是通过a
近年来,人们对高性能材料热机械成型工艺的兴趣显著增加。热成型行业是许多轻量化措施的解决方案,但在实现全球可持续发展目标方面,它也将面临自身的挑战。提高加热技术的效率、减少废料以及引入绿色或无化石燃料钢将有助于我们转向更高程度的循环性。学术和工业层面的研究和开发是高性能材料热成型持续创新的最重要先决条件之一,并开辟了新的场景以发挥其轻量化潜力。第 9 届 CHS2 会议将在纳什维尔(美国)举行,旨在继续推动压力硬化和相关热机械工艺的创新趋势,并在考虑可持续性和循环性主题的同时,推动其在其他市场(如重型和工业车辆、航空航天等)、新应用(电动汽车的新需求)和新材料(轻合金、CFRP、混合材料等)中的应用。
更广泛的背景 尽管太阳能和风能的成本已大幅下降,但由于需要某种形式的能源储存,它们在电网中的使用程度受到限制。因此,储存问题已成为缓解气候变化的最重要技术障碍之一。目前和未来的电池价格预测过于昂贵,无法实现可再生能源的全面普及,因此必须寻找替代方案。在这里,我们介绍了一种不太直观的方法,称为热能电网储存,该方法将电能储存为热能,然后根据需要将其转换回电能。众所周知,热能转化为电能受到热力学限制,因此会导致显著的效率损失。但是,将能源储存为热能而不是电能可以便宜 50-100 倍,因此 15-40% 的效率损失成为值得的权衡。在本文中,我们介绍了一种新的实施例,其在极高温度下(4 1900 1 C)储存热量,以最大程度地提高转换效率,并且它还可以使用不同类型的热机(即专门设计的光伏电池)代替涡轮机,以实现更低的成本。