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熵记和热传导

已有 3367 次阅读 2011-4-2 08:18 |个人分类:物理漫步|系统分类:教学心得

1.一般任一宏观态都是有微观态生成的,并且形式不同的微观态可能导致相同的宏观态,就像不同的诱因可以导致同一种疾病一样,也可以理解为不同的条件会产生同一结果,而这些条件在同一种结果上其是等价的,即可以相互变换;一般情况下事物的宏观态的发展是有方向性的,是从包含微观态少的宏观态向包含微观态的宏观态过渡,这是自发的过程;如果系统内的每一元素都有两个态A和B可以位距,则根据两个态上位距元素的比例来划分宏观态的结构,如A上位距j个元素,B上位距n-j各元素,这就是一种宏观态,其记住有序数组(j,n-j),则可以计算有j各元素位距在A上,则此态的微观态数目为W=n!/j!(n-j)!,一般情况maxW最大值取在[n/2]处,也就是包含微观态最多的宏观态就是各个所有元素一半左右处在A态上,剩下的一般处在B态上,即[[n/2],[n/2]];并且随着元素n的增大,则这样的宏观态包含的微观态,几乎占据所有微观态,故其是最大的,但此时是均衡的,也是最无序的,而对无序的理解可以这样,就是一个范围大小的概念,一个概率,如果一个元素在状态空间中,更偏爱某一个态,这就是次序,如果在每个态上都趋于均衡的发生则这就是无序;如果把W当作系统的状态量,其表征系统的状态,即系统自发趋于的状态,更确切的是系统现在的无序程度的衡量,如果引入一个系数k,可以记住klnW,这个公式中的对数从微观到宏观怎么推的还不清楚,但可看做1/W的积分。

2.打算在产业空间上用热传导研究资本流动,现在把热传导推导演示一下,不妨记某一时点上一个物体内部某一点M=(x,y,z)处的温度为μ(t,x,y,z),然后在M处围一曲面,并取n为其法线,则在一小段时间段内通过此曲面流过的热量dQ,根据热传导定律沿着曲面的法向量流过的热量dQ与此点温度的下降率呈正比,即dQ=-k(x,y,z)grad(μ)dSdt

grad(μ)代表一个方向,其grad(μ)=μxi+uyj中就是温度增量最大的方向,但是热流与其方向是相反的,是从高温流向低温的,故取个负号;如果这个曲面是个立方微元,那么从一个侧面,不妨设为yz流入这个曲面的净热流,可以表征为从左侧的入减去从右边出的,根据上述方程可整理为dQx=kμ[x(t,x+Δx,y,z)-μx(t,x,y,z)]dSdt=kμxxdVdt,其中μx代表点(x,y,z)与其临近点(x+Δx,y,z)之间的温差,也即梯度的x轴上的分量;综合yx和xz面,采取同样的计数方法进入此区域的总热量Q1=k(μxx+μyy+μzz)dVdt,又因为在一时间段内此曲面内部增加从一温度μ(t,x,y,z)变化到μ(t+Δt,x,y,z)需要热量,根据推导,则有Q=ρcΔV(μ(t+Δt,x,y,z)-μ(t,x,y,z)),综合整理得Q=ρcμtdV,不妨设此区域内部有一热源,使得此区域每单位时间内热量增加Q2=f(t,x,y,z)dV,结合上述式子,Q1+Q2=Q,对其两边同除Δt,然后令Δt与ΔV趋于0,则有以下等式成立μt=a^2*Δμ+f/ρc



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