多组分系统热力学的理解、分析和应用

多组分系统热力学是从热力学原理到平衡研究(化学平衡、相平衡、电化学平衡)的桥梁。本文借助思维导图建立多组分系统热力学的知识框架,找到诸多知识点之间的联系,通过对知识点的分析、归类、总结,引导学生灵活掌握多组分系统热力学,加深对学习内容的理解,提高分析、解决问题的能力。引入化学势判据及其表达形式在分析处理实际问题时的应用,具体讨论化学势与分配定律、稀溶液依数性的关系。

论磁介质系统热力学函数的两种定义及其麦克斯韦关系

从磁介质系统四个热力学函数 (内能、焓、自由能、吉布斯 )的两种不同定义方式出发 ,导出了与之相应形式上并不完全相同的两组麦克斯韦关系 。

低温燃料贮箱热力学排气系统优化分析与性能研究

介绍了热力学排气系统(TVS)对于未来深空探测事业的重要意义,总结了TVS技术的研究进展。针对套管式换热器,以换热量、换热器内外管出口温差和排气侧压力损失为评价指标,进行多组变工况计算,给出了优化换热器性能的思路与方向。通过一维计算得到了TVS对低温液氢贮箱压力控制的作用效果,计算结果表明:地面工况下TVS能有效控制贮箱压力在设定范围内变化;而在微重力条件下,壁面滞留的液体导致贮箱压力低于控制下限,压力循环周期明显增长。

热力学系统定量化研究之一:模型及基本概念

热力学系统动态变化过程是由系统与外界的热质传递过程引起的,但传统热力学并不能完全对此作出判断.借鉴现代热力学和界壳理论,提出一种新的热力学系统模型,由系统内部、边界(界壳)和外界组成,其中边界(界壳)由界壁和界门组成,界壁是"绝缘"的;给出热力学系统边界开放度、边界交换率概念,讨论边界开放度与边界交换率关系;在新的热力学系统中,提出将"信息"作为与物质和能量等同的物理量,热力学系统与外界传递和交换的物量包括物质、能量和信息.以热力学系统物质流交换过程为例,推导系统稳定条件判据(边界开放度判据).该成果对经典热力学理论有所完善和补充,为精确分析热力学系统热质传递过程提供理论依据.

运用3种判据推导热力学系统平衡稳定性条件

根据正定、负定二项式性质及雅可比行列式的性质,分别利用熵判据、吉布斯判据、自由能判据对热力学系统平衡稳定性条件进行了详细推导,均能得出系统处于平衡稳定性状态所满足的条件.

低温贮箱热力学排气系统建模及仿真分析

针对低温推进剂在轨贮箱蒸发量控制问题,建立低温贮箱热力学排气系统自增压和压力控制仿真模型,综合考虑贮箱封头气枕壁面模型、贮箱柱段气枕壁面模型、贮箱液体壁面模型、液相模型、环境模型、气液界面模型、气枕模型以及贮箱壁面液相-气枕壁面液膜模型等仿真模型,模型包含固体节点、气枕节点以及液体推进剂节点,通过对热力学排气系统J-T排气阀、换热器以及排气系统的耦合计算可得到相应的仿真数据。通过对NASA MHTB试验平台50%充灌率的试验进行仿真计算,结果表明,整个热力学排气系统运行过程的仿真数据与美国MHTB试验平台数据相吻合,可为低温推进剂在轨贮存仿真计算提供支撑。

孤立均匀系统的热力学平衡稳定性条件推导

热力学平衡的稳定性条件在经典热力学中具有重要的地位.本文从熵增加原理出发,先介绍了孤立均匀系统的热动平衡条件,再由熵的二阶导数小于零入手,结合热力学第一定律和麦氏关系导出了孤立均匀系统的平衡稳定性条件.

热力学系统平衡稳定性条件的研究

由平衡的稳定性判据推导出单元复相系统平衡的稳定性条件 。

化学热力学系统二元溶液及临界点的稳定条件

本文通过对常见的化学热力学过程方向条件的讨论,直接得出了化学热力学系统的稳定条件.然后根据该条件及某些化学热力学的基本公式,通过数学推导,分别导出了二元溶液及其临界点的稳定条件.

内燃机活塞环—缸套摩擦热力学系统的分析

活塞环与缸套相互接触并发生相对滑动,则出现摩擦,导致两摩擦表面的材料不断损失,即磨损,同时也使材料表面的温度升高。因此,摩擦、磨损和温升往往是同时出现的。研究三者的关系,对于减少活塞环与缸套的摩擦、控制其磨损、降低接触部位的温升是十分有用的。从热力学第一定律出发,建立了上述三者的定量关系,并分析了不同摩擦状态下各个量的相互影响。

相对论情况下热力学系统内能的变换关系

给出了相对论情况下热力学系统内能的变换关系,指出热力学系统的内能不遵从相对论的能量变换关系,而是在原变换关系的基础上还应加上,由于相对论的同时性的相对性所引起的修正。

关于热力学系统两类稳定性的讨论

本文首次将热力学系统的稳定性分为两类,并分别导出两类稳定条件。

热力学系统的数字模拟

系统阐述了热力学系统的数字模拟方法 ,用理想气体分子模型形象直观的再现了麦克斯韦分布、布朗运动、热传导现象及热扩散现象等 。

一类海冰-海水耦合热力学系统参数辨识问题的最优性

针对一维的海冰.海水耦合热力学系统,以该系统中的物理参数为辨识量,以温度偏差为目标函数,建立了一个参数辨识模型。并证明了该问题最优解的存在性,从而为这类海冰一海水耦合热力学系统参数辨识问题的数值计算提供数学理论依据.

关于热力学系统作功问题的探讨

本文详细阐述了热力学第一定律中关于系统的功和内能增量与参考系的关系，得出了这两个物理量与参考系无关的结论，又推出热力学第一定律的运用与参考系无关的结论。从而使中学生加深对功及能量守恒定律的理解。

求解简单热力学系统物态方程的方法

讨论了求解简单热力学系统物态方程的几种方法,结合具体例子着重分析了各种方法的具体应用.

化学热力学系统二元溶液及临界点的稳定条件

通过对常见的化学热力学过程方向条件的讨论 ,直接得出了化学热力学系统的稳定条件 .根据该条件及某些化学热力学的基本公式 ,通过数学推导 ,分别导出了二元溶液及其临界点的稳定条件 .

对理想热力学系统熵的理论研究

对熵的概念的提出及其物理意义进行了简要的阐释,指出了研究热力学系统的熵的研究方法及其重要意义.对理想费米气体热力学系统的熵进行了研究,同时指出非平衡态热力学熵的研究在当前理论研究中的重要地位.

中型电机成型线圈热压成型工艺热力学试验系统设计

设计了适于测定中型电机成型线圈热压成型工艺热力学参数的试验系统;试验结果表明该系统结构合理,运行可靠,可为热压成型机的设计提供优化参数.