交叉现象的热力学机制与传递公理

分别用经典热力学和非平衡态热力学方法证实在交叉现象中,首先由于一种强度量差的作用产生另一种强度量差,其次才有了对应广延量的流动。在磁热效应中,磁场的变化首先通过磁矩的变化产生温度的变化,只有温度的变化才能引起熵和热量的流动。在温差电效应中,温度差首先通过熵的变化产生电势差,有了电势差才有了电荷的流动。得出研究交叉现象的关键是寻找强度量之间的关系;给出研究交叉现象的方法,即传递公理与热力学分析相结合分析交叉现象。

传递过程的统一描述

提出了传递公理,即任何形式的传递过程都是在相应基本强度量差推动下,基本广延量的流动过程;基本广延量的传递过程也同时是与之对应的能和(火用)的传递过程。定义了热力学流密度和热力学力的数学表达式,在传递公理的基础上,利用能和(火用)的普遍化表达式,分别建立了三类广延量的传递定律。利用传递定律,结合广延量的平衡方程,导出了传递方程的普遍化表达式。

?传递和转化的普遍化动力学方程

能量在传递和转化过程中是守恒的,但不同形式的[火用]在传递和转化过程中有不同程度的损耗,对该过程的深入理解有助于合理而又高效地利用能源。任何形式的能和[火用]都可以被表示为一对基本强度量和基本广延量的乘积。利用基本强度量乘以与其共轭的基本广延量的平衡方程,导出了[火用]传递和转化的普遍化动力学方程。该普遍化动力学方程表示出了任意形式的[火用]在传递过程中与其它形式的之间的[火用]转化关系,由此导出了在工程领域常见的动[火用]、化学[火用]、压[火用]、电[火用]和热[火用]的传递和转化动力学关系式,并给出了系统总的表述式。这些动力学关系式不仅清楚地反映了系统内部不同形式之间存在的相互转化关系,而且还定量地反映了各种转化过程的不可逆性。