理想气体有限时间热力学实验平台的搭建与有限时间热力学的前沿研究

与热机有关的热力学循环研究促使了热力学基础理论的建立.目前在应用需求的驱动下,热力学研究从平衡态走向非平衡态,热力学循环理论也从准静态过程走向了有限时间过程,形成了有限时间热力学这一前沿科学领域.但是,在大学阶段的物理教学中热力学领域的实验(特别是热循环及其效率的实验测量)较少.本文详细介绍了基于理想气体的有限时间热力学实验平台,以及如何利用该平台对理想气体的热力学循环进行精确测量.通过该平台可以定量测量热力学循环的功率和效率,检验有限时间热力学的重要理论预言,如不可逆熵产生对时间的反比标度、有限时间卡诺循环的功率与效率的约束,以及最大功率效率与卡诺效率之间的函数关系.该有限时间热力学实验平台可以推广到大学物理实验教学,促进热力学实验教学的升级.