Saturday, June 14, 2014

SR 经典热力学第0 定律 T; 热力学第一定律 U; 热力学第二定律 S;

热力学是一门唯象科学

经典热力学是一种唯象科学它的基本原理不是以少数一两个基本假设单靠逻辑推理的演义过程建立

而是在平直时空中即在地球表面上对所有比地球半径小得多的系统通过大量实验归纳总结而建立

具体讲经典热力学第定律是在平直时空中根据物系间达到热平衡的大量实验中判明了物系达到热

平衡的状态函数——— 温度T 并确立了温度相等是物系间达到热平衡的充要条件热力学第一定律是在平

直时空中根据物系和外界之间有关能量转化和转移的大量实验结果提出了标示物系能量的状态函数

——— 内能U 建立了在各种热力学过程中系统遵循的能量守恒和转化定律热力学第二定律是根据平直时

空中大量有关物系的演化实验归纳出了能标示物系演化尤其是自发演化方向和演化强度的状态函数

——— S 总结出了孤立系统的熵永不减少的基本定律热力学第三定律是根据大量获取低温的实验

平直时空中总结出的一条重要的极限定律当物质的温度趋于绝对零度时所有物系的熵将不再依赖于

物系的性质和系统趋向绝对零度的过程在这个极限状态上物系的熵可以取为一个恒定的零值因此S

T 之间在绝对零度上存在极限lTimS = 0 .以上就是在平直时空中建立经典热力学的唯象特征即从大量

实验中总结基本规律的方法论特征必须强调热力学的唯象特征即按实验经归纳得出规律的方法论

时空变换的过程中一般情况下并不具有协变性例如在平直时空中经典热力学第二定律表述为孤立

系统的熵永不减少,ΔS ≥ 0 .当通过时空坐标变换转到弯曲时空时比如转变到引力场起支配作用的弯

曲时空时这时将根本地改变热力学第二定律的实验条件使得通过归纳总结演化实验所得出的热力学

第二定律将不是熵增加原理而是熵减少原理了这就是说涉及热过程的规律在时空变换中一般并不具

有协变性因此如何正确地认识涉及温度和熵的热过程尤其是温度域和熵的演化在时空变换中产生的

变化将是建立相对论热力学理论的基本课题


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相对论热力学的进展李复龄 - 物理学进展

pip.nju.edu.cn/Home/DownloadPDF/210
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第8卷第9期物理学进展Yol.9, No.3. 1989年9月PROGRESS IN PHYSICS SEpt.. 1989. 相对论热力学的进展. 李复龄. 提要. 本文综述相对论热力学的进展井对近3口 ...
  • 分析热力学的应用:平衡态热力学中温度的相对论变换

    wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract10687.shtml - 轉為繁體網頁
    由 沈惠川 著作 - ‎2005 - ‎被引用 6 次 - ‎相關文章
    摘要: 用分析热力学的观点和方法研究了温度的相对论变换公式,得到了与Planck,Einstein和de Broglie完全相同的结果:T=1-β2T0;分析热力学的特色和优点是,在 ...
  • 相对论热力学 - 豆瓣

    www.douban.com/note/178956154/
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    2011年10月19日 - 豆瓣把这个图片压缩了,可以点击这里看高清图片。 甚至有人认为有了RHC,我们就可以把相对论作为一种演生的理论了。(这个暂时不多解释。).
  • 沈惠川://热力学相对论:从统计力学看热力学 - 科学网—博客

    blog.sciencenet.cn/blog-605880-620852.html
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    2012年10月9日 - 沈惠川://热力学相对论:从统计力学看热力学. 热力学相对论都是物理学中属于“原理性”(如爱因斯坦所说)的学问;它们二者相碰撞,会擦出什么 ...
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    关于相对论热力学中的温度变换 - 中国科学院力学研究所机构 ...

    dspace.imech.ac.cn/bitstream/311007/.../Paper1224.pdf
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    由 谈镐生 著作 - ‎1982 - ‎被引用 18 次 - ‎相關文章
    关于相对论热力学中的温度变换. 谈镐生朱如曾谢文豹. 中国科学院力学研究所, 北京. 摘. 要. 本文在评述了半个世纪以来关于温度相对论变换关系式的各种不同结果和 ...
  • 黑洞热力学- 维基百科,自由的百科全书

    zh.wikipedia.org/zh-hk/黑洞热力学
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    黑洞热力学,或称作黑洞力学,是发展于1970年代将热力学的基本定律应用到广义相对论领域中黑洞研究而产生的理论。虽然至今人们还不能清晰地理解阐述这一 ...
  • 平衡态热力学中温度的相对论变换_百度文库

    wenku.baidu.com/view/206d81ef19e8b8f67c1cb9ea.html
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    这一可能引起争议的和! ( ! " ( !" 它们是作为附带结果出现的< #:# 这一显而易见的相对论变换公式, $ 关键词:分析热力学,相对论热力学,平衡态热力学,热力学基本*1 ...
  • 相对论热力学第0定律和温度The Zero Law of the Relativistic ...

    d.wanfangdata.com.cn › ... › 2009年4期 - 轉為繁體網頁
    由 邓昭镜 著作 - ‎2009 - ‎相關文章
    2009年9月23日 - 首先对Tolman建立的相对论热力学第0定律所面临的困难进行了分析,进而提出了时-空结构决定系统温度域的理论,从而能较好地克服了Tolman ...
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    关于温度的相对论效应 - 广东工业大学学报

    xbzrb.gdut.edu.cn:82/jwk.../downloadArticleFile.do?...
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    由 刘发兴 著作 - ‎1998 - ‎被引用 1 次 - ‎相關文章
    摘要狭义相对论建立至今, 还没有建立起相对论热力学. 本文从理想 ... 狭义相对论从1905 年诞生至今的近一个世纪里, 使人们对物理规律的认识发生了深刻的. 变化, 本 ...
  • 物理学思想能否实现新的超越

    www.newmind40.com/01_09/lix.htm
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    本世纪理论物理学中最伟大的两项成就---相对论与量子力学均与这两朵“小小的乌云” 大有干系。 ... 近二十年的研究表明,广义相对论热力学之间存在密切的联系。


  • 34  期西南师范大学学报自然科学版) 2009


    Vol畅34  No畅4   Journal of Southwest China Normal University Natural Science EditionAug畅2009


    文章编号:1000 5471(2009)04 0030 04


    相对论热力学第0 定律和温度





    邓昭镜


    西南大学物理科学与技术学院重庆400715


    摘要首先对Tolman 建立的相对论热力学第定律所面临的困难进行了分析进而提出了时空结构决定系统温

    度域的理论从而能较好地克服了Tolman 相对论热力学第定律所面临的困难


      热力学第定律唯象热力学温度域时空类型


    中图分类号O4141 文献标识码A


    1  热力学是一门唯象科学


    经典热力学是一种唯象科学它的基本原理不是以少数一两个基本假设单靠逻辑推理的演义过程建立

    而是在平直时空中即在地球表面上对所有比地球半径小得多的系统通过大量实验归纳总结而建立

    具体讲经典热力学第定律是在平直时空中根据物系间达到热平衡的大量实验中判明了物系达到热

    平衡的状态函数——— 温度T 并确立了温度相等是物系间达到热平衡的充要条件热力学第一定律是在平

    直时空中根据物系和外界之间有关能量转化和转移的大量实验结果提出了标示物系能量的状态函数


    ——— 内能U 建立了在各种热力学过程中系统遵循的能量守恒和转化定律热力学第二定律是根据平直时

    空中大量有关物系的演化实验归纳出了能标示物系演化尤其是自发演化方向和演化强度的状态函数


    ——— S 总结出了孤立系统的熵永不减少的基本定律热力学第三定律是根据大量获取低温的实验

    平直时空中总结出的一条重要的极限定律当物质的温度趋于绝对零度时所有物系的熵将不再依赖于

    物系的性质和系统趋向绝对零度的过程在这个极限状态上物系的熵可以取为一个恒定的零值因此S


    T 之间在绝对零度上存在极限lTimS = 0 .以上就是在平直时空中建立经典热力学的唯象特征即从大量

    实验中总结基本规律的方法论特征必须强调热力学的唯象特征即按实验经归纳得出规律的方法论

    时空变换的过程中一般情况下并不具有协变性例如在平直时空中经典热力学第二定律表述为孤立

    系统的熵永不减少,ΔS ≥ 0 .当通过时空坐标变换转到弯曲时空时比如转变到引力场起支配作用的弯

    曲时空时这时将根本地改变热力学第二定律的实验条件使得通过归纳总结演化实验所得出的热力学

    第二定律将不是熵增加原理而是熵减少原理了这就是说涉及热过程的规律在时空变换中一般并不具

    有协变性因此如何正确地认识涉及温度和熵的热过程尤其是温度域和熵的演化在时空变换中产生的

    变化将是建立相对论热力学理论的基本课题


    2  热力学第0 定律


    在平直时空中经典热力学通过大量热平衡实验探明了一个状态函数称为温度T 表示当系统达

    到热平衡时系统的温度在系统的所有点上皆取同一常数值表示为


    Tx y z) = C    (x y z) ∈ U (1)


    式中U 是系统占有的区域x y z U 中的坐标反之当有多个区域Uα Uβ Uγ 的温度相等则这些

    区域必然取同一常数值这些区域间必然能达到热平衡


    收稿日期: 2008 09 04


    作者简介邓昭镜(1932 ) , 湖北宜昌人教授主要从事凝聚态物理的研究


    当转入到弯曲时空后(1) 式给出的经典热力学第定律不再适用这时必须对(1) 式作相应地推

    广Tolman 通过时空变换对弯曲时空中静态系统建立了与(1) 式对应的相对论热力学第定律表述

    当系统达到热平衡时系统存在一个状态函数——— 温度Txi ) ,Txi g44 组成的乘积Txi


    g44 在整个系统中取常数值表示为[1 ]


    Txi g44 C    xi U (2)


    式中Txi 是时空点xi 的固有温度g44 是度规张量的时间分量U 是系统的区域xi 是区域U 中的坐

    易于判明对孤立系统常量C 是一个接近于零的小数事实上当远离弯曲时空或远离所有引力体


    这时有g44 → 1 ,Txi ) = 珡T这里T是没有物质存在的真空中的温度这个温度是趋于零的[2 ] 因此

    T→ 0于是(2) 式又可以写成


    Txi g44 = 珦T→ 0(2′)

      (2) 式和(2′)式表明弯曲时空中的静态系统在达到热平衡时系统内的温度Txi 将形成一个由


    g44 决定的稳定的分布这个稳定的温度分布对双曲时空是处于正温度域中的稳定分布而对椭园时空则

    是处于负温度域中的稳定分布正由于此,(2) 式和(2′) 式不能反过来说不能认为所有使(2) 式中乘积


    Txi g44 等于同一常数C 的系统都能达到热平衡只有那些在同一时空坐标中对给定g44 值条件

    或者说对给定g44 的曲面上的系统在作热接触时才可以达到热平衡这就是为什么当两个质量相等

    视界温度相等SchwarzschildSW黑洞接触时会立即破坏它们原有的平衡它们的视界温度立即下

    直到形成一个更大的视界温度更低的稳定的SW 黑洞的温度分布为止[3 ]


    3  相对论热力学第0 定律对SW 黑洞的应用


    以孤立的SW 黑洞为例来讨论Tolman给出的相对论热力学第定律的应用SW 黑洞是静态球对称引

    力系统如果SW 黑洞是孤立的黑洞外显然是真空这时SW 黑洞外部场的线元表示为[4]


    dSdr


    1 - 2m






    r


    rdθsinθdφ) - (1 - 2m

    r dt(3)


    式中m GM M 是黑洞质量G 是引力常数.(3)式中已令G ,η ,c = 1 .(3)式给出外部场度规的g44

    量是g44 = (1 - 2m

    r ) .代入(2′) 式则有


    Tr) =

    T







    1 - 2m






    r




    T

     






     


    r






    ≈ 1


    8πmkB


      r → 2m (4)

    (4) 式表明孤立的SW 黑洞外部的温度分布处于正温度域中其温度分布随径向r 减小而增加也即从r

    T r 减小到视界m 温度增加到

    8πmkB







    SW 黑洞内部场的温度分布应由内部场线元决定而内部场线元表示为[4]


    dS= (1 - r


    r





    g


    - 1 drrdθsinθdφ) - (1 - r


    r





    g


    dt(5)


    该线元的g44 分量为g44 = - (1 - r


    r

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