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《工程热力学》教学体会(1)

已有 2274 次阅读 2014-12-8 11:28 |系统分类:教学心得

基本概念

先辨析一下:平衡与准平衡

有的书上称为:静态和准静态

教材中给的基本概念的解释已经很清楚了,这里补充的是我的看法。

静态是个理想化的概念,现实生活中没有物理学上“真正”的静态,就如牛顿力学里面的“静止”和“匀速直线”运动一样,都是个理想“模型”。

而准静态,就是个有工程价值的概念,许多状态可以“认为”是准静态,这样就可以用“科学”和“技术”的方法处理一些实际问题了。

热力学第零定律就是关于“热平衡”的一种“规定”,这样温度测量就有了理论基础。

现实生活中,“完全的”热平衡是不存在的,就如完全的力平衡一样不存在一样。但是在一定被认可“误差”情况下,热平衡的物理模型,为解决许多跟温度、传热等相关的问题,提供了理论基础。严格来说,称为热“准平衡”较好。

看似很矛盾的、很“假设”的模型,但是它却能解决很多实实在在的“真”问题。

就如,我们常常假设生命可以无限长,相爱可以永恒;虽然是“骗人”的谎言,但是在那一刻,在一段时间里,它是那么美好,让我们深信不疑,造就了一个个不老的故事和许多幸福的家庭。

如果说“平衡”是永恒的追求,而“准平衡”就是为这个不懈的追求提供了一个现实点的目标。

(待续2014-12-8)

循环、准静态循环和可逆循环

现实生活中,循环太常见了,每天周而复始,太阳从东边出来西边落下,永不停歇;许多发动机(或说热机)都是循环工作的。准静态循环就是一个工程可用的模型,有了这个模型,发动机的热-力转换才容易建模,方便地计算系统输出功率和效率。而可逆循环又是一个现实生活中不存在的东西,它要求发动机工作一圈后,如果时间能够倒流,那么发动机和环境均没有任何变化。一方面,我们从来没感受到时间能倒流;另一方面,发动机工作后的确引起了一些变化。

系统

这是个人为规定的概念,发动机就可以看做一个系统,里面流动的物质,我们一般称它们为“工质”。完全孤立的系统是不存在的,地球上肯定没有;宇宙中是否有?我们不知道,人们如果找到了“绝对孤立的系统”,那么它就一定就不孤立了。就如,我们没见过神,如果见到了,那么它一定不再“神”了。

工质是个好东西,热力学系统主要是通过研究工质的状态变化,来处理能量转换问题的。当然,也有的系统可以无工质,就连“无工质的火箭发动机”都被人们研究好多年了。工程热力学这门课一般不处理无工质的系统。或者把这个问题连同“孤立系统”用“反物质”这个概念来解释和研究,我觉得很有意思,但是已经超过了我们这门课的“研究”范畴。

(2014-12-9补充)


工程热力学的水池子很深,两三天过去了,没人评论我这点“胡言乱语”。我希望以后写的更易懂些,疏漏和错误嘛,就管不了那么多了。

如果大家对热力学有兴趣,请看其他老师的博客文章。

http://blog.sciencenet.cn/blog-3377-845406.html

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3377&do=blog&id=834570


(2014-12-10补充)





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