熵變理論對_熱寂論_判據

1、第4巻第1期2008年1月Vol. 4 No 1Jan. 2008沈陽工程學院學報(自然科學版)Journal of Shenyang Institute of Engineering(Nalural Science)劉永智，劉伯渠(合作民族髙等師范?？茖W校自然科學系甘肅合作747000):介紹了寂論”的提出在此基礎上多角度討論埔增原理確定熱力學第二定律的便用范圉進耐對寂論” 作了判斷.:惱增原理：正溫度：負溫度:排斥運動:吸引運動;熱寂論:0414. II: A: 1673- 1603(2008)01- 0027 - 021994-2010 China Academic Journal El

2、ectronic Publishing House. All rights reserved, 第4巻第1期2008年1月Vol. 4 No 1Jan. 20081994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第4巻第1期2008年1月Vol. 4 No 1Jan. 2008:2007- 08- 17:劉永智'1977 -).男.吉?；ブ?助教.01865年.克勞修斯在對于機械運動中功轉化為 熱、熱量從高溫物體傳向低溫物體等這些自發(fā)過程的 不可逆性進行思考的基礎上獨立

3、地總結出熱力學第 二定律的表達方式他把能自發(fā)發(fā)生的變化過程稱為 正轉化把不能自發(fā)發(fā)生的轉化叫做負轉化正轉化的 出現(xiàn)不需要補償而每出現(xiàn)I個負轉化就必然出現(xiàn)1 個相同數(shù)量的正轉化并抵消了這個負轉化這種連環(huán) 作用的結果必然是:在宇宙中的正轉化越來越多最后 正轉化將占絕對優(yōu)勢照此下去宇宙最后的狀態(tài)是: 第一.宇宙的離散度不斷增加：第二.所有機械運動都 轉化為熱運動第三熱量停止傳遞克勞修斯表達了 他對這等宙末日”的看法：“出現(xiàn)在宇宙中的一切變化 狀態(tài)如果正意義的變換在量上超越過了負的變換那 么.宇宙的一般情況將越來越多地出現(xiàn)正意義的變化. 于是宇宙將堅持不變地趨向終極狀態(tài)” 這就是著名的 恐怖理論一寂論

4、下面圍繞烤變理論探討'熬寂 論”的荒謬性.11. 1由熱力學基本方程d£= TdS = PdV(1)可導出T 十臼 BS)v(2)從式4丿可知，隨內能E的増加.系統(tǒng)的微觀態(tài)數(shù) 將増加微觀粒于將變得更加無序.即箱S變大，滿足 埔增加原理此時溫度7為正.當內能£增加在某些情況下(如粒于數(shù)反轅)， 微觀粒子無序性減少，即系統(tǒng)的爛5減少.由式(2丿可 知，7 <0.出現(xiàn)負絕對溫度，此時，滿足埔減原理，這并 不和一般熱力學系統(tǒng)的埔增原理矛盾.解釋因第二永動機不可能.可知當系統(tǒng)由狀態(tài) 1不可逆地達到狀態(tài)2時.系統(tǒng)吸收的熱 Qa = 2了5必然小于由狀態(tài)1可逆地達到狀態(tài)2系

5、統(tǒng)所 吸收的熱 Q =打0，艮卩 Q = JJe. >A Qa = 口 5 可得狀態(tài)1到狀態(tài)2所引起的箱變?yōu)樨斩?lt;。 對于不可逆絕熱過程.dCa相應的埔變?yōu)锳 f > 0, T > 0I < 0, 7* < 0因此一個孤立系統(tǒng)當其能譜有下界而無上界 時如T M)的正溫度系統(tǒng)系統(tǒng)的埔在不可逆過程中 必然自發(fā)地増加即克勞修斯的埔增原理但系統(tǒng)的能 譜有上界而無下界時.如7U 的負溫度系統(tǒng).系統(tǒng)的 埼在不可逆過程中必然自發(fā)地減少并且系統(tǒng)的能譜 結構又歸結為系統(tǒng)的運動是由排斥型作用所支配還 是由吸引型作用所支配.當系統(tǒng)由排斥型作用所支配 系統(tǒng)的能譜是正定型的由此決定

6、的溫度必然是正的 孤立系統(tǒng)的埔在不可逆過程中増加；當系統(tǒng)由吸引型 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 28 沈陽工程學院學報（自然科學版）第4卷作用所支配系統(tǒng)的能譜是負定型的由此決定的溫度 必然為負使孤立系統(tǒng)在不可逆過程中導致箱減.1.2整個宇宙可視為一個體系是一個理想的孤立體 系.這無論在理論上或是實際中都是成立的分千的熱 運動和萬有引力的作用對任何體系同時存在體系的 任何過程都是兩種因素相互抗衡、制約的結果現(xiàn)有的 資料表明宇宙始于大爆炸，目前仍在繼續(xù)膨脹下面 討

7、論隨著宇宙的膨脹宇宙的溫度將如何變化.1）設輻射能量密度為。那么總的輻射能量就是 EqR'（R為其半徑）假設膨脹是均勻的且絕熱膨脹由熱力學第一定律得0小丿二 PdV二P嚴R，(Itdrp = t °由式、可得。詁 +dr 0 - 34r3由式（5）可得A iLH0 R dr從而可得。主又因為。冗得到T。*2丿設引力能量密度為 由熱力學知|二 f nk T, = nkTxi,對于絕熱過程由熱力學第一定律可得Pd VjL 2_d/ 2 nk Tj RnkT體系總的粒子數(shù)NnR從而得到八亡.A由此可知，幾（宇宙在膨脹過程中.由于熱輻射和萬有引力的共同作用.溫度變成了Tod）和7V/

8、）.原處于熱平衡態(tài)下的宇宙隨著宇宙 的膨脹，越來越偏離平衡態(tài)，且這種趨勢是不可逆轉 的，在宇宙熱力學看來，熱寂是不會出現(xiàn)在整個宇宙或 宇宙局部的.1.3熱力學第二定律只適用于具備以下前提條件的系 統(tǒng):其一，系統(tǒng)必須是孤立的與外界沒有物質和能量 的交換:其二系統(tǒng)必須從一個有序的狀態(tài)啟始根據 大爆炸理論宇宙起始并非平衡態(tài)相反是熱平衡態(tài). 宇宙大爆炸后30萬年左右.宇宙的溫度約為4 （X）0 K . 這足以便所有的物體汽化.并創(chuàng)造出熱平衡所必須的 熔爐條件所以宇宙大爆炸后直至30萬年左右都處于 熱平衡態(tài)按熱力學第二定律處于熱平衡態(tài)的系統(tǒng)就 不可能再有活動而實際的宇宙在大爆炸后一直在活 動因此熱力學第

9、二定律并非普適定律.同時宇宙熱寂說在140多年前提出時.人們認為 宇宙是靜態(tài)的依次推論宇宙的最終是熱平衡態(tài)今天 的宇宙學揭示:宇宙是種種宇宙自然常數(shù)自然自調控 的精確的巨系統(tǒng)宇宙是動態(tài)的物質是在大爆炸中誕 生的不斷演化的它也并非永存宇宙誕生之初是熱 平衡的.結東也是熱平衡的.不僅中間的長時期是非平 衡的而且它還分為興衰兩段前一段有序膨脹期是不 斷地走向越來越非平衡，溫差越來越大烤不斷地減 少從混沌到有序從無結構到有結構從簡單到復雜: 后一段是不斷走向熱平衡溫差越來越小烤越來越 大越來越走向平衡、無序、退化最后達到熱平衡直至 物質逐漸消失這就是宇宙實際的運動過程 但是宇 宙的興衰不是按照熱力學定

10、律行事的宇宙與以單純 的熱能來維持和計算的系統(tǒng)完全不同因此不能把宇 宙的興衰和熱寂說相聯(lián)系.2通常說的'熱寂說”或'熱寂論”是克勞修斯將埔増 原理推廣至整個宇宙而得到所謂的'煞寂”狀態(tài)根據 埔増原理可知每當燃燒一堆煤、一滴油或原子核裂變 時.都在増加宇宙的爛，即每次活動都降低了體系能量 的質從現(xiàn)實情況看似乎如此可是宇宙在客觀上并不 是很熱箱并沒有趨于一種最概然的狀態(tài)整個宇宙絲 毫沒有哦寂”的跡象而是生機勃勃但同時人類能 生存的環(huán)埴只有地球地球提供給人類的資源是有限 的多消耗一份資源就多一份埔的產生為此應該節(jié) 約資源，合理利用責源.111汪志成熱力學統(tǒng)計物理IMI.2版北

11、京:髙等教育出版 社 J993.2 戴維費爾津霍金的宇宙|M.趙負坦.譯?？?：海南出 版社.2000.3 保羅載維斯宇宙的最后三分鐘M.傅承啟.譯 上海: 上海科學技術出版社995.14約翰D 巴羅.宇宙的起源|1.卞毓麟.譯上海:上?？?學技術出版社.1995.5 張相輪箱增加原理和熱寂說M 南昌：遼西科學技術出 版社.2003.（34） 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 34 沈陽工程學院學報（自然科學版）第4卷確與否的關鍵而目前一些文獻只提出了元件的參考

12、模型及參數(shù)卻沒有統(tǒng)一的規(guī)則.4）計算方法上，采用通用的EMTP程序固然可 行但能否考慮將元件的高頻特性引入到電路模型和 計算的數(shù)學模型中.11 C1GRE Reporl Very Fast Transient Phenomena Associated with Gas Insulated Substation| RJ. Paris In CIGRE J988（2 ft）vhd , Schinitth , Volckero , et al. Modelling and analysis guidelines for very fast transients J |. PD ,19961 (4)

13、:2O28 2035.31 Okabc S.KdIo M. Insulation Characteristics of GIS Spacer for Very Fast Transient Ovennltage|J . R)wer Delivery .1996 t 11(1) :8 13.|4 Yanabu S.Murase H. Estimillion of Fast Transient Overwlt- age in Gas- Insulated Substation (J . ft)wer Delivery J 990 .5 (4) :210- 215.5李六李胡率峰邱弱昌不同變壓器繞組

14、模型對計算快速 曹態(tài)過電壓的影響分析J 西安交通大學學報.2005 (10) :1160 1164.© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved, # 沈陽工程學院學報（自然科學版）第4卷© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved, # 沈陽工程學院學報（自然科學版）第4卷Research on Very Fast TYansient

15、Over-voltage in GISGO birhua1 .SUN long1,2 ,SHEN Li1 LIANG Qin'(1. Shenyang University of Technology .Shenyang 110023 China ; 2. Shenyang Vocational College of Technology .Shenyang 110015 .China)Abstract: This paper presents the analysis of very fast transient overvoltage (VFTO) in GIS generated

16、 by disconnected switch operation. The origin mechanism classification and characterislics of VFT and the VFTO effects on various GIS components and high wit age equipment in power system are give n. ' fhe V F TO in GIS generated by disconnected switch operation is also discusse d When the param

17、eters of transformer entrance capacitance and bus's remain charge as well as support insulator arc endowed with different value Jhe influence on the wave shape and the change rules of VFTO is discussed This paper explores the model of power trantfornicr in VFTO .and the impact that different tra

18、nsformer model of the internal components in GIS The need for further research on VFT phenomenon and the need of increasing use of condition monitoring technique leading to further improvement in reliability of GIS are also proposedKey words : gas insulated switchgear (GIS) ; very fast transient overvoltage (VFTO) ; disconnected s