非平衡热力学中传热过程熵产表达式的修正

熵产是非平衡热力学中的核心物理量,传统上表示为广义力(驱动力)与广义流的乘积.这种表达存在两方面缺陷:一是广义力与广义流的拆分具有任意性;更重要的是,以其计算热波传递时熵产可以为负值,从而违反热力学第二定律.本文基于热质理论分析表明,传热过程的熵产实质上是由热质流体的热质能耗散引起的,所以熵产中的力不是驱动力而是阻力,并且具有力的量纲.由此提出的熵产修正表达式,不仅在计算热波传递过程中熵产恒为正值,与扩展不可逆热力学中的熵产表达式一致,而且不存在力和流拆分的任意性.

单相滞热传导温度场的振动现象及其热力学基础

传统的傅里叶定律存在一定的不足,即导致了热扰动的传播速度无穷大.单相滞热传导模型弥补了傅里叶定律这一不足.首先说明此模型满足伽利略不变性原理,因而优于著名的Cattaneo-Vernotte模型.进而依此模型探讨了微观热传导中的振动现象,给出了振动性热传导发生的条件.改进了拓展不可逆热力学,重新定义了广义非平衡热力学熵,为单相滞热传导模型建立了热力学基础.

热波传递过程中的熵产分析

傅里叶导热定律导出的温度演化方程将得出无限大的热扰动传播速率。为了克服这个问题,一些修正导热模型被提出,可以得到双曲型温度方程,保证有限的热波传播速率。但是,新的传热模型得出的温度演化将使现有的不可逆热力学中熵产不能保持正定。拓展不可逆热力学通过修正熵以及熵产的表达式,使双曲导热也能得到正定的熵产率。热质理论用力学的概念分析热波传递过程中的热质能耗散与熵产的关系,对熵产的来源做了新的解释。热质理论得出的熵产表达式在双曲导热过程中保持正定,并指出,波动传递过程中的干涉是导致熵产率非均匀变化的原因。