本网站是由硕士、博士和高校教师组成的专业代写团队所创办的平台。主要为在校本科生、专科生、硕士生、在 职研究生、单位公司人员、留学生等提供各种专业代写毕业论文服务的网站。提供的写作服务包括:代写MBA论文、代写MPA论文、代写EMBA论文、代写硕 士论文、代写本科毕业论文、代写专科毕业论文、代写研究生论文、代写留学生毕业论文、代写英语论文等等。作为八年的品牌,已经为几万名毕业生服务,让他们 顺利通过了毕业论文的考核。本站负责提纲、开题报告、文献综述以及毕业论文的写作,并提供不限次数的修改服务。所代写MBA论文价格、代写MPA论文费 用、代写EMBA论文价钱都是最实惠的,欢迎咨询!
YM,机电教授,YMT,日本千叶博士,教授
海豚,英国留学管理博士学历
LB,经济管理博士英国交流
maomao,经济硕士管理博士
陈先生,湖南计算机博士,7年教育经验。硕士研究生导师。
BJX,上海交大计算机博士,发表40多篇核心学术论文,
电子计算机类博士,3人组合
LLBZY,5人,工程,园林,农业生态中科院博士,参与国家重点项目研究
浙大,管理硕士,英语专业硕士
y,男,法学硕士
中国XX大学,会计硕士,英语硕士,管理硕士
各一名
熊,浙江,管理学博士,经济学硕士,擅长管理,金融、宏观经济、区域经济
英语专业硕士,英语,翻译论文
11,硕士,自由撰稿,编辑,经济、法律、品牌
文,硕士,擅长企业管理,行政管理, MBA论文
兰大的硕士,西哲,社科
刘先生,擅长写作金属材料领域的专业论文
澳大利亚摩尔本皇家理工大学的MASTER
医学主治医师,某医学杂志编辑
剑,38,教育学硕士
某核心医学编辑
某中学杂志编辑
R,管理财会硕士,研究员
武汉工程博士,男,土木,结构,水电道路工程等
土木工程硕士,男,35岁,擅长工科土木工程,房建,园林,市政论文
左先生,武大MBA,擅长经济,管理,商业类论文
陈先生,大学本科副教授,英语专业硕士
陆先生,中科院基础医学研究生
杨先生,27岁, 武汉大学硕士,营销管理专业,武汉社科研究员,中国策划研究院协会会员,管理顾问公司总监。擅长经济管理、市场调查、行业研究报告。服务客户有中国银行,中银保险,香港铜锣湾百货等著名企业。
林先生,28,信息专业硕士,计算机研究室主任,国家高级电子商务培训讲师。
周先生,31,国内著名DVD品牌技术总监,重点高校讲师,期间指导学生获得全国电子大赛二等奖,指导老师二等奖。擅长电子类论文。
某艺术工作室,硕士学历,擅长现代艺术美术理论研究及创作。
刘先生,某著名医学院硕士研究生,某著名医学院博士研究生,专业为妇产科护理,以多产,高速,高质量著称。
kerry,北京某著名大学教师,擅长教育类论文。
时间:2019-09-27
热力学第一定律论文范文一(1):
题目:利用热力学第一定律分析一种磁力伪永动机
摘要:第一类永动机是一种想象中的不需外界输入能量便能够不断运动并且对外做功的机器。最近某些空想者声称能制造出磁力永动机。文中针对他们提出的一种以磁力和重力为驱动力的“永动机”,通过利用热力学第一定律分析证明该“永动机”无法实现永动。任何科学研究都必须遵循自然规律,违背热力学相关理论的永动机是不可能造出来的。对于伪科学的思考和批判,不仅有利于人们正确地认识科学,而且有利于人们正确地认识世界。
关键词:第一类永动机; 热力学第一定律; 力矩; 能量;
Abstract:The first kind of perpetual motion machine is a kind of imagination machine that without outside external energy input,but it can be able to continue the movement and external work.Recently,some dreamers claim to be able to create a magnetic perpetual motion machine,which uses the magnetic and gravity as the driving force.Based on the first law of thermodynamics,we proved that the " perpetual motion machine" cannot achieve permanent move.Any scientific research must follow the natural law.The perpetual motion machine that contrary to the myth of the thermodynamic theory is impossible to make out.The thinking and criticism to pseudo-sciencenot only is helpful to correct understanding of science,but also conducive to understand the world.
Keyword:the first kind of perpetual motion machine; the first law of thermodynamics; torque; energy;
在大学物理热力学教学中,热力学定律与日常的生活较远,不少学生对于抽象的热力学定律难以理解,因此在教学中应适当地让学生多分析实例,让学生积极主动地思考、讨论并结合新课教学。本文利用热力学第一定律分析具有代表性的永动机实例,结合力学和能量定律,通过推导证明永动机是不可能实现的。
永动机的设想起源于公元1 200 年前后,历史上很多人曾经热衷于研制各种类型的永动机。在热力学体系建立之后,人们通过严谨的热力学定律证明了永动机是不能实现的。第一类永动机是指某物质循环一周回复到初始状态,不吸热而向外放热、源源不断地对外做功的机器,它违反了热力学第一定律,故称为 “第一类永动机”。从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他影响的热机称为第二类永动机,由于自然过程(如机械能和内能的转化过程)具有方向性,所以也不可能制成。1954年 《科学通报》 创刊号上,中国科学院就宣布了“永动机”是不能成立的,希望发明家把他们的精力转移到切合实际的方面去。进入新世纪,很多空想者都声称制造出了永动机,但是迄今为止,没有一部永动机被实际制造出来,也没有任何一个永动机的设计方案能经受住科学的检验[1,2,3]。
1 伪永动机实例
空想者描绘的永动机以磁力和重力为驱动力[4]。如图1 所示的机器主要由一个大型条形磁铁和周围多个小磁铁组成,小磁铁压缩弹簧沿着各自的轴线运动。周围的小磁铁受到中间大磁铁的磁力排斥,磁力排斥推动压缩弹簧,右侧小磁铁在排斥力的作用下远离转轴(材料具有超光滑表面),左右两边重力力矩不平衡,从而带动整个轮子顺时针转动。空想者们认为整个过程不消耗任何能量,称其为磁力永动机。我们认为这种假想的机器属于“第一类永动机”。下面我们来一一反驳这个假想永动机的设计思路。
2 物理分析
为了简化分析,在整个运动过程中,不考虑摩擦力,仅仅考虑小磁铁受到磁力、重力和弹力的共同作用。
条形磁铁的磁场分布如图2 所示,在磁铁的两极处,磁场最强,离两极越远,磁场越弱[5]。在图1 中,由于小磁铁与大磁铁有一定距离,因此我们认为所有的小磁铁受到的磁力Fc方向为水平向右,大小与距离成反比。重力G的方向都为竖直向下。弹簧弹力,Ft= kx, 沿着弹簧形变的反方向。
为了分析简便,我们对假想模型进行了简化,如图3 所示; 保留了具有对称位置的8 个小磁铁来进行受力分析,见表1。
通过上面的计算来比较压缩长度: 第②和第⑥颗小磁铁弹簧的压缩长度一样; 第③和第⑤颗小磁铁所在的弹簧压缩长度由Fc和G的大小决定( 当Fc> G,x3> x5; 当Fc< G,x3< x5; 当Fc= G,x3= x5); 第④颗小磁铁受到的弹力最大,离圆心最远。再比较力矩: 第②和第⑥颗、第①和第⑦颗小磁铁的力矩刚好相互抵消; 第④和第⑧颗小磁铁力矩为0; 整个系统的合力矩
图3 中8 个小磁铁的位置即是整个系统所受到的总力矩(以转轮的圆心为中心) 为0 的位置,这个时候转轮的角速度为0,机器停止运转,不会继续转动。
综合分析,这个假想图存在4 个谬处。
1) 从图1 可以看出,这些空想者试图用重力作为驱动力,但是却没有考虑重力对于小磁铁的影响,重力作用下小磁铁的位置不会呈现对称状态。
2) 通过计算系统的力矩表明,M = 0,这个转轮停止在如图3 所示的位置,不会一直运动。
3) 根据热力学第一定律Q = △E + A,系统吸收的热量一部分转化为系统的内能,一部分转化为系统对外做功。整个假想运动过程中,磁铁排斥推动压缩弹簧会耗能,弹簧回复会释能,系统的重心没有变化,重力不做功,总体过程无能量变化△E = 0,不对外吸收热量Q,则(A = 0)不能对外做功。所以这个装置无法实现永动并且对外做功。
4) 磁铁分为永久性磁铁和非永久性磁铁,永久性磁铁并不会永远有磁性,外界因素会改变它的磁性,例如高温、撞击、强磁场和周围交流电产生的磁场都会使得磁性体消磁。因此无论哪种类型的磁铁都不能做到永久性提供磁性。磁铁磁性的持续作用,导致磁性减退,等到磁力不足以推动弹簧,这个装置也就停止运动了。
3 结束语
迄今为止,那些试图设计无需消耗能量的机器,所谓 “永动机图纸”“永动机技术”都是违反物理学常识的谬论。一切违背能量转化与守恒动量等自然规律的 “创造”都是注定要失败的。
参考文献
[1]李杰.一种第一类永动机的设计错误分析[J].新乡师范高等专科学报,2007,21(5):23-25.
[2]凌岳.永动机骗局[J].中外能源,2009,14(2):70-72.
[3]司德平.第一类永动机幻梦的破灭[J].物理实验,2006,26(1):33-35.
[4]磁铁弹簧永动机[EB/OL].[2014-06-12].http://wenku.baidu.com/view/82ebbd0cf78a6529647d531d.html.
[5]田录林,杨晓萍,李言,等.适用于永磁体轨道及永磁体轴承的解析磁力模型研究[J].摩檫学报,2008,28(1):73-77.
热力学第一定律论文范文一(2):
题目:体积功的计算与热力学第一定律
摘要:体积功是由于系统膨胀或者压缩, 系统与环境之间传递的能量。在不可逆过程中, 系统的压力和环境的压力不相等, 但是热力学中规定体积功要根据环境的压力来计算。根据系统内部动能向热力学能转化, 阐明了根据环境的压力计算体积功与热力学第一定律的一致性。
关键词:体积功; 不可逆过程; 热力学第一定律;
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的应用, 表示为△U=Q+W[1,2]。其中, 功W分为体积功和其他功两类。体积功可以理解为一种特殊形式的机械功。根据机械功等于力乘以在力的方向上的位移, 体积功被定义为, 其中psurr为环境施加于系统的压力。从定义可以看出, 体积功实际就是环境压力psurr所做功的负值。取负值是因为d V是以系统为参照的。若环境对系统做功, 系统被压缩 (d V<0) , 做功为正值, 对系统的热力学能U有正贡献;反之, 若系统对环境做功, 系统膨胀 (d V>0) , 做功为负值, 对系统的热力学能U有负贡献。这样计算出的体积功与热力学第一定律表达式△U=Q+W对应。早期的物理化学教材也有把热力学第一定律写作△U=Q-W, 这时, 体积功计算公式前没有负号[3]。
我们知道, 对于不可逆过程, 环境的压力psurr和系统的压力psys不相等。为什么计算过程体积功的时候, 要用环境压力psurr, 而不是系统压力psys, 或者系统与环境之间的压力差呢?对这个问题一直存在争议[4,5,6,7,8,9,10]。在教学实践中, 学生对这个问题也普遍感到困惑。本文就这一问题做深入讨论。
1 一个令人困惑的问题
董玉林等[11]曾用如下例子, 说明热力学中定义的体积功计算方法存在问题。如图1, 在一个无限大刚性绝热的容器中, 有一个无质量无摩擦的理想活塞将容器分隔成A、B两个部分。假设A内气体的压力为500 k Pa, B内气体的压力为100 k Pa。假设活塞在压力差的作用下向B气体一侧移动了一段距离, 体积变量的绝对值为|△V|。由于容器无限大, 由此造成A、B气体的压力变化忽略不计, 无论以A或者以B作为系统, 该过程都可以视为恒外压过程。若以A为系统, 环境压力恒定为100 k Pa, 体积功WA=-100|△V|;若以B为系统, 环境压力恒定为500 k Pa, 体积功WB=500|△V|。
另外, 上述计算结果矛盾, 也会导致与热力学第一定律的矛盾。对于上述绝热过程, 不论设定A或者B为系统, 系统的热力学能的变量可表示为△U=W。也就是说, 若以A为系统, 则有△UA=WA=-100|△V|;若以B为系统, 则有△UB=WB=500|△V|。将A和B合起来视为一个孤立系统, 应该有△U=△UA+△UB=0, 但计算的结果显然不满足这一点。
2 体积功、热力学能和动能
为方便讨论, 我们假设图1中活塞质量为m, 没有摩擦。初始状态时活塞被固定在a点, 速度为0。去掉固定装置, 活塞在两侧压差的作用下向右侧运动, 到达终点b时的运动速度为v。在这个过程中, 气体A对活塞做功
则A气体热力学能减少了500|△V|, 即
这个过程导致活塞动能的增加和B热力学能的增加。根据能量守恒, A热力学能的减少等于活塞动能的增量与B热力学能增量的和。由于活塞在a点的速度为0, 在b点的速度为v, 根据动能定理, 合外力所做的功等于物体 (活塞) 动能的增量, 则活塞动能增量为
B气体对活塞做负功
则B气体热力学能增加了100|△V|, 即
可以看出B气体增加的热力学能 (100|△V|) 小于A气体损失的热力学能 (500|△V|) , 二者的差额就是活塞的动能400|△V|。由于热力学中通常不考虑动能, 所以产生了上述看似违背能量守恒的结果。
3 动能转化为系统的热力学能
在热力学中, 总是假设始态和终态都处于平衡态, 也就是说始、终态的动能为0。因此在本例当中, 有一个不言而喻的前提, 即活塞到达b点时, 将其动能400|△V|以某种方式转化成B或者A的热力学能, 并停止在b点。
若以B为系统 (A为环境) , 并假设活塞的动能在b点全部转化为系统的热力学能U (可以认为活塞是系统B的一部分) , 这时psurr=500 k Pa, △V为负值。按照热力学对体积功的定义,
B的热力学能的实际变量应该包括两个部分, 一是因系统压力所做负功导致的热力学能增加100|△V|;二是活塞动能转化导致内能增加400|△V|, 因此,
显然有△UB=WB成立。
若以A为系统 (B为环境) , 并假设活塞的动能在b点全部转化为了系统的热力学能 (这时可以认为活塞是系统A的一部分) 。这时psurr=100k Pa, △V为正值。按照热力学对体积功的定义,
A的热力学能的实际变量也包括两个部分, 一是因系统压力所做功导致的热力学能减少500|△V|;二是活塞动能转化导致系统内能增加400|△V|, 因此,
显然有△UA=WA成立。
如果我们假设活塞质量为0, 可以把这部分动能理解为系统和环境边界处分子定向运动的动能, 对上述结论的成立没有影响。
那么, 活塞的动能是如何转化为A或者B的热力学能呢?答案应该不是唯一的。如前所述, 不论我们是以A还是以B作为系统, 活塞都被视为系统的一个部分, 活塞的动能转化为系统的热力学能, 其实是系统内不同形式能量的转化。可以想象, 如果在b处有钉销, 并将钉销也视为系统的一个部分。当活塞运动到b点时, 与钉销发生碰撞后停止。这时, 活塞的动能就转化为了活塞和钉销 (即系统) 的热力学能。
4 结论
做功的主体是力。不同的力在同一过程中所做的功不同是正常的。热力学中把环境压力所做功的负值定义为体积功, 其实带入了一个不言而喻的假设:在终态的瞬间, 系统与环境边界的动能全部转化为系统的热力学能。所谓系统, 就是我们的研究对象, 它可以不是一成不变的, 但是只要假设边界动能全部转化为系统的热力学能, 总能保证热力学第一定律的数学表达△U=Q+W成立, 没有必要把体积功按照膨胀或者压缩分别定义不同的计算方法。
参考文献
[1]傅献彩, 沈文霞, 姚天扬.物理化学 (第五版) [M].北京:高等教育出版社, 2005.
[2]印永嘉, 奚正楷, 张树永, 等.物理化学简明教程 (第四版) [M].北京:高等教育出版社, 2007.
[3]傅献彩, 沈文霞, 姚天扬.物理化学 (第四版) [M].北京:高等教育出版社, 1990.
[4][11]董玉林, 张联盟.非准静态过程体积功的定义及计算问题[J].武汉理工大学学报, 2007, 29 (6) :140-142.
[5]陈益山.物理化学辅导课教学改革实例:热力学第一定律的适用条件[J].曲靖师范学院学报, 2013, 32 (6) :22-24.
[6]李锦瑜, 曾道刚, 王国彦.关于体积功计算公式的讨论[J].云南教育学院学报, 1994, 10 (5) :99-100.
[7]Craig N C.Cislason E A Pressure Volume Integral Expression for Work in Irreversible Process[J].J Chen Educ.2007, 84:503-799.
[8]Kivelson D, Oppenheim I.Work in Irreversible Expansions[J].J Chem Educ, 1966, 43:233-235.
[9]Cislason E A, Craig N C.Cementing the Foundations of Thermodynamics:Comparison of System-based and Surrounding-based Definition of Work and Heat[J].J Chem Thermodynamics, 2005, 37:954-966.
[10]Cislason E A, Craig N C.General Definition of Work and Heat in Thermodynamic Processes[J].J Chem Educ, 1987, 64:660-668.
范文一:热力学第一定律论文范文(强烈推荐6篇)
范文二:热力学第一定律和热力学第二定律教学
范文三:热力学定律及其内涵分析
范文四:热力学第一定律在充气过程求解中的应用
范文五:热力学第一定律的适用条件
TAG标签: 热力