熱動(dòng)力學(xué)演化算法tdea及其進(jìn)展-文庫(kù)吧資料
2025-05-18 03:20本頁(yè)面
【正文】 度， λ熱傳導(dǎo)系數(shù)： Fourier定律 C濃度， D濃度擴(kuò)散系數(shù) ： Fick定律 Kelvin表述：不能從單一熱源中取熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生任何其它影響 Clausius表述：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其它影響 不可逆性，能量的耗散特性 2dT Tdt ???2dC DCdt ??熵與平衡態(tài) ?熵的概念 系統(tǒng)吸收熱能除以溫度所得的商，標(biāo)志熱轉(zhuǎn)化為功的程度 d S=δQ/T，嚴(yán)格地講應(yīng)分為兩部分： d S=di S+ de S di S≥0，稱為熵產(chǎn)生項(xiàng)，由系統(tǒng)內(nèi)的熱運(yùn)動(dòng)決定 de S可正可負(fù)，稱為熵流項(xiàng)，由系統(tǒng)與外界環(huán)境的相互作用決定孤立系統(tǒng)有 d S ≥0，但封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)則不一定 ? 熵的統(tǒng)計(jì)力學(xué)解釋 系統(tǒng)的一個(gè)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)著大量的微觀態(tài)，一個(gè)微觀態(tài)稱為系 統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的總數(shù)稱作容配數(shù) W，則有熵 S=klnW—— 著名的 Boltzmann公式 k稱為 Boltzmann常數(shù) 系統(tǒng)的平衡態(tài)對(duì)應(yīng)的容配數(shù) W最多，熵最大 熵與序 ? 孤立系 統(tǒng) 的自發(fā)過(guò)程是熵增加的過(guò)程，最終發(fā)展到一個(gè)宏觀靜止的平衡態(tài)，熵達(dá)到最大值 ? 平衡態(tài)是一個(gè)最無(wú)序的狀態(tài) ? 系統(tǒng)的熵值反映系統(tǒng)的有序程度，系統(tǒng)的熵值越小，它越是有序，呈現(xiàn)某種結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)的熵值越大，它越是無(wú)序，難以發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu) ? 系統(tǒng)總是力圖自發(fā)地從熵值較小的狀態(tài)向熵值較大（即從有序走向無(wú)序）的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，即孤立系統(tǒng)的“熵值增大原理” 信息熵 ? 自信息描述了事件集 X中一個(gè)事件 i出現(xiàn)給出的信息量，整個(gè)集 X的平均信息量是該集所有事件自信息的統(tǒng)計(jì)平均值（數(shù)學(xué)期望），稱作集 X的熵 ? pi表示件 i事發(fā)生的概率 ? H（ X）度量了集 X中各個(gè)事件未出現(xiàn)時(shí)所呈現(xiàn)的平均不確定性，也度量了集 X中一個(gè)事件出現(xiàn)時(shí)所給出的平均信息量 ????Niii ppXH1l og)(自由能極小定律 ? 等溫下的封閉熱力學(xué)系統(tǒng)遵循自由能極小定律 對(duì)于與周圍環(huán)境交換熱量而溫度保持不變的封閉系統(tǒng) ,系統(tǒng)狀態(tài)的自發(fā)變化總是朝著自由能減少的方向進(jìn)行 ,當(dāng)自由能達(dá)到最小值時(shí)系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài) ? 系統(tǒng)的自由能 F ＝ E – T S – 能量減少與熵增加均可導(dǎo)致自由能減少 ,兩者均有利于系統(tǒng)的自發(fā)變化 – 任一恒定溫度下 ,系統(tǒng)從非平衡態(tài)自發(fā)變化到平衡態(tài)的過(guò)程 ,都是能量與熵兩者競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果 – 而溫度則決定著競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中能量與熵的相對(duì)權(quán)重：高溫時(shí)熵占統(tǒng)治地位；低溫時(shí)能量占統(tǒng)治地位 能量 溫度 熵 熱力學(xué)系統(tǒng)與群智能算法 熱力學(xué)系統(tǒng) 算法 若干粒子組成熱力學(xué)系統(tǒng) 若干個(gè)體組成進(jìn)化種群 系統(tǒng)的能量 種群的負(fù)平均適應(yīng)值，與開發(fā)能力相關(guān) 系統(tǒng)的熱力學(xué)熵 種群的多樣性，與探索能力相關(guān) 系統(tǒng)的溫度
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