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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
1
作者
翟若迅
马宇翰
+1 位作者
董辉
孙昌璞
《物理实验》
2024年第6期1-10,共10页
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...
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.
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关键词
有限时间热力学实验
热力学循环
功率-效率约束关系
最大功率效率
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职称材料
非对称有限热源之间热机循环的基本热力学约束
2
作者
赵秀花
涂展春
马宇翰
《北京师范大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期969-978,共10页
为讨论更一般情形中有限热源之间的热力学约束,探讨了在2个具有非对称热容有限热源之间工作的热机循环问题.假定热源热容C满足德拜定律C∝T^(n),高低温热源不对称体现在它们关于温度(T)的幂指数(n)不同.对于通常的固体材料,n由材料的空...
为讨论更一般情形中有限热源之间的热力学约束,探讨了在2个具有非对称热容有限热源之间工作的热机循环问题.假定热源热容C满足德拜定律C∝T^(n),高低温热源不对称体现在它们关于温度(T)的幂指数(n)不同.对于通常的固体材料,n由材料的空间维度和所处温度区间决定;在低温热源与高温热源初始热容比很大或很小的2个极限区域,证明了热机最大功率效率关于最大功效率的函数具有不依赖于热源维度的普适形式.在数值上探讨了2热源初始热容大小对称而热容(关于温度变化)行为不对称的特殊情况,结果显示,最大功效率和最大功率效率随高温热源维度的增大而升高,而关于低温热源维度变化的单调性则与低高温热源的初始温度比T_(L)/T_(H)有关.这一结果表明,若将有限热源的热容性质纳入其间热机循环的优化考量,则循环在低温端的优化方向(n在给定区间内的大小选择)要由热源初始温度所确定的卡诺效率η_(C)≡1-T_(L)/T_(H)决定.
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关键词
热力学
有限热源
非对称热容
有限时间热机
最大功效率
最大功率效率
下载PDF
职称材料
题名
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
1
作者
翟若迅
马宇翰
董辉
孙昌璞
机构
中国工程物理研究院研究生院
北京师范大学物理与天文学院
北京大学物理学院
出处
《物理实验》
2024年第6期1-10,共10页
基金
国家自然科学基金项目(No.12088101,No.11875049,No.11534002)
NSAF基金-科学研究中心项目(No.U1930402,No.U1930403,No.12047549)
国家基础研究项目(No.2016YFA0301201)。
文摘
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.
关键词
有限时间热力学实验
热力学循环
功率-效率约束关系
最大功率效率
Keywords
experiment
of
finite-time
thermodynamics
thermodynamic
cycle
constraint
rel
at
ion
between
the
power
and
efficiency
efficiency
at
maximum power
分类号
O414.1 [理学—理论物理]
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职称材料
题名
非对称有限热源之间热机循环的基本热力学约束
2
作者
赵秀花
涂展春
马宇翰
机构
北京师范大学物理学系
出处
《北京师范大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期969-978,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(11975050,12305037)
中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(2023NTST017)。
文摘
为讨论更一般情形中有限热源之间的热力学约束,探讨了在2个具有非对称热容有限热源之间工作的热机循环问题.假定热源热容C满足德拜定律C∝T^(n),高低温热源不对称体现在它们关于温度(T)的幂指数(n)不同.对于通常的固体材料,n由材料的空间维度和所处温度区间决定;在低温热源与高温热源初始热容比很大或很小的2个极限区域,证明了热机最大功率效率关于最大功效率的函数具有不依赖于热源维度的普适形式.在数值上探讨了2热源初始热容大小对称而热容(关于温度变化)行为不对称的特殊情况,结果显示,最大功效率和最大功率效率随高温热源维度的增大而升高,而关于低温热源维度变化的单调性则与低高温热源的初始温度比T_(L)/T_(H)有关.这一结果表明,若将有限热源的热容性质纳入其间热机循环的优化考量,则循环在低温端的优化方向(n在给定区间内的大小选择)要由热源初始温度所确定的卡诺效率η_(C)≡1-T_(L)/T_(H)决定.
关键词
热力学
有限热源
非对称热容
有限时间热机
最大功效率
最大功率效率
Keywords
thermodynamics
finite-sized
reservoir
asymmetrical
he
at
capacity
finite-time
he
at
engine
efficiency
at
maximum
work
efficiency
at
maximum power
分类号
O414.1 [理学—理论物理]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
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
翟若迅
马宇翰
董辉
孙昌璞
《物理实验》
2024
0
下载PDF
职称材料
2
非对称有限热源之间热机循环的基本热力学约束
赵秀花
涂展春
马宇翰
《北京师范大学学报（自然科学版）》
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
统计分析
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