集智俱樂部熱力學(xué)與進(jìn)化論小組第五次活動總結(jié)-資料下載頁
2025-06-23 06:55本頁面
【正文】 性就是壓強(qiáng)。l 所有吸收的粒子存儲到一個虛擬的庫：之中，表示整個能量守恒。 絕熱膨脹當(dāng)紅色的物質(zhì)減少到一定程度之后，系統(tǒng)進(jìn)入第二個階段：絕熱膨脹。這個時候，熱機(jī)首先產(chǎn)生一個隔離帶把自己和高溫?zé)嵩锤艚^開，使得高溫?zé)嵩磁c熱機(jī)之間不能傳遞能量（粒子），如下圖：其次，粒子與紅色物質(zhì)的作用規(guī)則仍然保持不變。但是由于粒子撞擊紅色物質(zhì)會被吸收，而熱源不能再補(bǔ)充新的粒子給熱機(jī)，所以熱機(jī)中的粒子數(shù)在減少，同時體積在膨脹，所以總體的溫度會降低。 等溫壓縮當(dāng)熱機(jī)內(nèi)的溫度降低達(dá)到與低溫?zé)嵩吹臏囟认嗟鹊臅r候，進(jìn)入等溫壓縮的階段。如下圖，熱機(jī)開始與低溫?zé)嵩唇佑|，低溫?zé)嵩磁c高溫?zé)嵩聪嗤冀K保持溫度不變。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入這個狀態(tài)之后，紅色物質(zhì)開始變成黃色物質(zhì)。粒子與黃色方格交互的規(guī)則為：l 當(dāng)一個粒子與一個黃色方格碰撞：n 粒子被彈回，而不會被吸收n 黃色方格增加一個單位n 一個庫中的粒子會從該方格發(fā)射出去l 當(dāng)個粒子與一個黃色方格同時碰撞：n 個粒子都被彈回n 黃色方格增加一個單位n 個粒子從庫中發(fā)射出來進(jìn)入熱機(jī)系統(tǒng)這個階段過程模擬了外界系統(tǒng)對氣體做功的過程。其中做功的量等于，這里壓強(qiáng)就反映了與一個方格同時發(fā)生碰撞的粒子數(shù)目。就表示方格數(shù)量的增加。 絕熱壓縮當(dāng)黃色方格增長達(dá)到某一個閾值，是根據(jù)后面的過程計(jì)算的，系統(tǒng)就從等溫壓縮進(jìn)入絕熱壓縮階段，熱機(jī)的頂部再次產(chǎn)生一個絕熱壁將熱機(jī)與熱源隔絕，它們彼此不再發(fā)生粒子交換。粒子與黃色物質(zhì)發(fā)生交互的規(guī)則不變。黃色方格一直增長，粒子數(shù)目也一直增加。所以系統(tǒng)的溫度相應(yīng)升高。、回復(fù)到第一階段 當(dāng)黃色的方格數(shù)目長到剛好與最開始的紅色物質(zhì)所占方格數(shù)相同的時候，這個時候熱機(jī)中的溫度應(yīng)該剛好等于高溫?zé)嵩吹臏囟龋梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)上一階段所說的，使得系統(tǒng)能滿足該條件），熱機(jī)開始轉(zhuǎn)入第一個階段，即再次進(jìn)行等溫膨脹，之后重復(fù)上面的動作。、系統(tǒng)總的運(yùn)行圖下圖是整個運(yùn)行過程中熱機(jī)中的溫度隨時間的變化我們看到它有一個降溫224。等溫224。升溫的過程，并且最后升溫達(dá)到的頂點(diǎn)與系統(tǒng)溫度的初始點(diǎn)很相似，這保證了系統(tǒng)可以回到初始狀態(tài)下的溫度。下面是熱機(jī)吸收的粒子數(shù)（庫中的粒子數(shù)），也相當(dāng)于熱機(jī)對外界輸出的總的凈功隨時間變化的情況：我們看到熱機(jī)往外界輸送有用功先增加，之后開始減少，但是沒有完全減到，系統(tǒng)已經(jīng)完成了一個熱力學(xué)循環(huán)，此時還剩下的粒子就是作為凈輸出功輸出的能量總量。另外，為了系統(tǒng)能在準(zhǔn)靜態(tài)中運(yùn)行，我們讓系統(tǒng)每運(yùn)行滑塊所指定的周期之后，才會于紅色或者黃色物質(zhì)相互作用。該模擬程序不僅擴(kuò)展了原始的卡諾熱機(jī)，他是一個廣義的熱力學(xué)系統(tǒng)，同時，也揭示了熱性質(zhì)的微觀基礎(chǔ)。尤其指出了有用的能量（輸出功）就相當(dāng)于同步的能量。然而，此模擬的卡諾熱機(jī)模型仍然不夠簡潔，應(yīng)在動力學(xué)規(guī)則上進(jìn)一步簡化。具體玩法： 點(diǎn)擊按鈕 點(diǎn)擊按鈕 其他按鈕均為分步驟的熱機(jī)循環(huán)過程。14 / 14
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