熱力學范文10篇

摘要:論文介紹了基于能源工程系實施“能源類招生、平臺培養”的狀況，“工程熱力學”課程組制定了一流本科課程建設方案，其中“青年教師高效培養模式”“PPT課件+翻轉課堂的教學模式”“課程教學內容取舍的探索研究”“制作多個專題的多媒體課件”等具有一定創新性和可操作性，實踐環節也取得了一定教學效果。

關鍵詞:工程熱力學;課程建設;課堂;多媒體課件

1緒論

根據《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》和《河北省教育廳關于開展一流本科課程建設的通知》，河北建筑工程學院制定了一流本科課程建設實施方案，組織申報了一流本科課程建設項目。2019年能源工程系實施能源類專業大類招生、平臺培養的教學改革舉措，成立“工程熱力學”課程組，獲批了校級線下一流課程建設項目。“工程熱力學”課程組結合普通高校學生學習狀況及特質，確定課程建設目標和實施方案，以提高青年教師教學水平為契機，改善目前課堂“學生沉默狀態”，煥發課堂生機活力;以提升學生綜合能力為重點，重塑課程內容，創新教學方法及手段，較好發揮課堂教學主陣地、主渠道、主戰場作用。對于非一流高校，作為多年學校重點建設課程，“工程熱力學”課程組先期做了一些教學教改工作，主講教師除優化課堂教學外，在教學方法、教學內容和教學手段上都在努力探索與實踐，比如:“啟發式”“互動式”等教學模式;研制工程熱力學多媒體課件;研制出開閉卷題型的試題庫等;同時積極申報教研項目、發表教研論文，編寫教材，并取得成果如下:(1):《熱工基礎課程教學的探討》《工程熱力學典型題的教學探討》。(2)完成教研項目:《分析方法研究填埋氣供暖技術應用》(省級);《工程熱力學優秀課程建設》(校級);《專業基礎課教學中提高學生專業素質的研究與實踐》(校級)。(3)教材及獲獎:能源工程系教師合編教材《熱工基礎》，普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，中國電力出版社出版，獲得河北建筑工程學院優秀教材一等獎;課程組制作《朗肯循環》微視頻獲學校第一屆微課大賽三等獎。

2結合目前教學中存在的問題，圍繞學校一流本科課程

建設目標和建設內容，制定課程建設方案并實施由于“工程熱力學”理論性強、難點內容較多、概念抽象等，學生鉆研精神不足，個別學生基礎薄弱，存在不及格率較高、難點內容學不透徹、課堂積極性調動不起來等問題，課程組從以下幾方面做了課程建設探索與改革。2．1以培養培訓為關鍵點提升教師教學能力，使教師隊伍真正強起來“工程熱力學”課程組成員5人，職稱、年齡結構匹配合理、學歷層次也較高。目前存在主要問題:2個近三年入職的教師，對課程難點內容的理解不夠深入;面對基礎課程理論性強、概念抽象的特點，如何引導學生深入淺出，激發課堂興趣等還存在很大問題;教學多年的教師也面臨“課程難點內容是否講解透徹”“學生對難點內容理解效果如何”等問題。課程組針對問題采用如下措施:(1)采取“一對一培養模式”“高效培養模式”，發揮好“傳幫帶”作用。一名老教師對應培養一名青年教師，二者共同承擔教學任務，青年教師多上講臺，從教學內容、教學環節“全程”指導，改變過去青年教師助課一輪，二輪就直接上講臺的現象。聽課信息及時反饋，對上課中存在嚴重問題，課程組集體討論。培養計劃可以指定3～5年，改變青年教師“自我成長”“自我成熟”的現狀，形成卓有成效的培養模式。(2)強化教學研究，定期集體備課、研討課程“重點、難點內容”。課程組制定教學研究課題，比如“及損”“溴化鋰吸收式制冷循環”等，申報教研項目，其中省教育廳項目《分析方法研究填埋氣供暖技術應用》。課程組有業務能力強、豐富經驗的主講教師，也有新手需要培養，定期集體備課，共同研討“重點、難點”教學內容及教學方法?？紤]“大類招生、平臺培養”的模式，課程組教師資源共享，統一選取教材，教學內容選取、習題選取等需要討論。(3)青年教師培養與培訓相結合，推動教師培訓常態化。除了采取“一對一培養模式”“高效培養模式”外，課題組定期組織“課堂觀摩課”，對重點、難點內容進行“討論課”“培訓課”，推動教師培訓常態化。另外，創造條件和機會去參加省內外的教學研討、一流課程建設培訓，比如慕課培訓等。2．2以提升教學效果為目的創新教學方法，采用翻轉課堂式教學模式，使課堂活起來課程組基于如下思想:強化課堂設計，解決好怎么講好課的問題，杜絕單純知識傳遞、忽視能力素質培養的現象，采用翻轉課堂式教學模式，具體做法如下:(1)對每一章內容進行“指導性學習”“討論性學習”劃分，“翻轉課堂”討論內容多選有工程應用背景等，其教學效果:強化師生互動、生生互動，杜絕教師滿堂灌、學生被動聽的現象。(2)對“翻轉課堂”討論內容的組織實施，將班級分設討論小組，課外討論、自學，每人寫出討論總結，課上進行匯總，將問題細化、透徹化，優化了“傳統+翻轉課堂”教學模式。通過“翻轉課堂”互相討論，可以培養學生多角度、批判性思維的能力。2．3采用“PPT課件+傳統板書”的教學手段，課堂教學信息量大作為公式多，推導過程多的基礎課程，大多數教師習慣板書表達，其中一位主講教師曾在能源與動力工程專業的教學中采用“PPT課件+板書”，課堂教學內容豐富、信息量大，教學效果良好。課程組要求任課教師采用“PPT課件+傳統板書”的教學手段，而且對PPT制作提出了一定要求，具體要求如下:(1)PPT課件制作要求與教材相匹配，可以插入動畫、動態圖、圖片等，制作質量要求精良，保證圖片清晰美觀，如教材圖片需要用CAD繪制等。(2)PPT課件制作中采用“超鏈接”，將公式推導過程完整的表達在“超鏈接”頁面，清晰條理性好，與板書相比，節省了一些時間。(3)對PPT課件的教學內容也做了一定要求，基礎課程具有“內容太細化，公式多、推導多”的特點，要求對“重點、難點內容”課件中描述完整、表達清楚。2．4作為能源大類招生的平臺課，課程教學內容“取舍”探索研究能源工程系三個專業“建筑環境與設備工程”“能源與動力工程”“新能源工程”的平臺課“工程熱力學”，課程為56學時(6學時實驗、50學時理論課)，工程熱力學基本理論部分包括:基本概念、熱力學第一定律、理想氣體的熱力性質及熱力過程、水蒸氣的熱力性質及熱力過程、熱力學第二定律;應用部分主要包括:濕空氣、氣體與蒸汽流動(噴管)、蒸汽動力循環、制冷循環。對于三個專業的平臺培養，若學時足夠，應用部分全部細講比較好，但目前學時偏少，如何對教學內容作取舍，總思路:應用部分內容要求滿足應知應會的基本要求;對后續課程學習所用較少的難點知識，采取“舍”，采取指導性學習方式;對工程應用較多的重點知識，采用“多取”，重點講解、討論等方式強化。大致教學內容上做如下調整:(1)基本理論部分:“基本概念”學時量減少，重點概念“可逆過程”“熱力循環”學生寫學結;“熱力學第一定律”精講，概念、推導及應用，做重點講解;“理想氣體性質及過程”學時量減少，有些內容只講“枝干”，“細節”內容安排自學;“水蒸氣性質及過程”精講，重點“水蒸氣熱力性質表、圖”“水蒸氣熱力性質軟件”重點介紹;““熱力學第二定律”是教學難點，是高等工程熱力學的基礎、考研必考內容，后續課程及工程應用很少，處理方法:框架講解，考研學生在線輔導、在線講解。(2)應用部分:基于三個專業的平臺教學，應用部分內容的選取更難，“濕空氣、制冷循環”是“建筑環境與設備工程”的教學重點，“氣體與蒸汽流動(噴管)、蒸汽動力循環”是“能源與動力工程”的教學重點，相對“新能源工程”內容分量差別不大。在課程學時偏少情況下如何平衡選取?課程組作如下考慮:由于基本理論部分教學內容、教學手段作了調整，學時上有結余，應用部分的內容全部選取，重點、難點內容做精講，其他部分采用指導、討論、自學的方式。2．5激發學習動力和培養專業志趣，制作多個專題的多媒體課件對某些專題做課件，包括熱力發電循環、磁流體發電、太陽能熱利用、熱管、燃料電池、半導體制冷、熱泵等技術專題。對制作專題的多媒體課件的內容及形式說明:(1)“熱力發電循環、熱泵”專題內容，能量轉換基本原理學生已掌握，需要對實際循環與理論循環簡介，對工程實際應用及國內外技術發展前沿介紹，采取插入視頻、著名學者學術研討報告等。獲得實踐的教學效果:學生深入理解重點知識、培養分析解決綜合問題的能力。(2)“磁流體發電、太陽能熱利用、熱管、燃料電池、半導體制冷”專題內容，作為新能源、新技術介紹給大家，了解該課程應用方面的新能源技術，提高學生綜合專業素質，也采取插入視頻、著名學者學術研討報告等方式，專題課件報告在學生開設課程中穿插，培養了學生學習課程的興趣，開闊了學科領域視野。2．6以激發學習動力和專業志趣為著力點，完善學習過程的評價，使學生忙起來基礎課程枯燥難懂，對重點難點分組討論學習，討論過程及評價的實施可以課堂內外、線上線下;討論學習內容分為“深入研究型”“問題探究型”等，提升課程學習的深度;討論學習成績評定形式采用“論文式”“報告答辯式”等;具體做法如下:(1)對每一章的“知識節點”進行“深入研究型”“問題探究型”等劃分，分配給討論學習小組;教師需寫出討論提綱、提出問題等。該內容可以課堂內外、線上線下實施。(2)對“翻轉課堂”討論的內容，實施過程進行量化打分，作為學生綜合成績評定。

摘要:案例教學法是一種注重創新精神培養的創新型教育教學方法，具有鮮活性、多樣性等特點。在化工熱力學教學過程中引入案例，既有助于激發學生學習興趣，活躍課堂氣氛，提高學習積極性，又能夠拓寬學生視野，提高教學效果。本文主要從案例教學法在化工熱力學課堂應用過程中出現的問題，如典型案例少、設計不規范等出發。通過探索研究，發現問題根源，從案例篩選、課堂教學設計等方面尋找解決路徑，以期達到預期教學效果。

關鍵詞:案例庫;課堂設計;案例篩選;考核評價

案例教學法由來已久，在辯證哲學、法學、醫學、管理學等領域被廣泛應用，并取得了很好的教學效果。最早蘇格拉底的教學過程被編輯成書，成為眾人的學習范本，奠定了西方案例教學的先河?，F代案例教學法是由哈佛大學最早提出，在醫學和法學教學中摸索總結出的有效教學方法，如現在為大家所熟知的臨床實踐、模擬法庭等都是案例教學法的成功應用。我國案例教學法自1979年從哈佛大學引入后，也得到了較好的應用，尤其是在管理學領域［1－3］。案例教學法除了知識、理論傳授以外，在提高學生推理能力和解決問題的能力等方面相較于傳統教學方法具有非常明顯的優勢。這與大學生最終培養目標相一致，因此受到各高校、各專業的重視。傳統化工熱力學教學主要以灌輸的方式向學生傳授知識，對學生學習潛能、思維能力的開發和培養極其不利。尤其化工熱力學課程內容抽象而繁雜，很難激起學生學習興趣。為改善化工熱力學教學情況，提高教學效果，很多高校的很多老師都在教學方式方法等方面做了大量的研究、嘗試和探索。關于案例教學法在化工熱力學教學中應用的研究很多。如馮新等［4－6］將生活中常見的液化氣、天然氣的液化壓縮和貯存、輪胎充氣、高原反應等問題引入化工熱力學教學，有效引導學生透過現象看本質，極大的提高了學生的學習興趣。高光華等［7］將工程研究實例三元體系高壓液液平衡測定與關聯等引入化工熱力學本科教學，對培養學生解決問題的能力和科學研究精神有很大幫助。張軍、胡琳娜、張存等［8－11］都將案例運用到了實際的化工熱力學教學中，并對教學效果進行了評價和分析，具有代表性的案例在教學中的應用，使得教學內容具象化，教學過程更加生動，對激發學生學習熱情，培養學生實踐精神和創新意識，提高教學質量確實有很大的作用。但在教學實踐過程中也不可避免的出現了很多問題，教學效果與預期不符。本文針對教學過程中發現的問題，進行探索和分析，結合我校實際情況，嘗試調整優化案例教學法的執行效果，使其盡可能發揮其應有的作用。

1案例教學法在化工熱力學教學應用中存在的問題

1．1案例數量少，新穎性不足。目前在熱力學教學過程中使用的案例多數都是經過幾十年應用驗證的，雖然相對來說內容和問題設計較為嚴謹，但因為內容涉及的很多領域區域性和時代性明顯，并不適合各地區院校普遍化使用。尤其是對很多現代大學生來說，很多傳統化工行業，如石油化工、合成氨等并沒有什么吸引力，而新興的化工行業，如新能源開發、新材料新工藝等相關案例又幾乎難以看到。案例數量少，可選擇空間小，案例內容新鮮度不夠都不利于案例教學法在課堂教學中有效運用。1．2案例內容設計過于專業化?；崃W課程本身內容就比較抽象，專業性較強，對于基礎不太好的同學來說學習起來非常吃力，也因此很難激發學生的學習興趣。我們在課堂上采用案例教學法的其中最重要的一個目的就是增加趣味性，提高學生學習熱情。如果案例內容專業性太強，學生沒有什么工程實踐經驗，很難有切身體會，要運用對他們來說本就抽象艱澀的知識來解決高度專業化的問題，反而進一步增加了學習難度，難以達到教學目的。1．3案例教學組織不合理。案例教學法是培養學生發現問題、分析問題和解決問題能力的有效方法，但要想達到這樣的效果，其具體實施過程的設計就至關重要。每門課程都具有自己獨特的個性，根據課程內容特點，有針對性的設計課堂教學組織形式是案例教學法順利開展的關鍵?；崃W學習關鍵在于原理的理解、模型的構建及其二者在解決實際問題上的應用。需要將抽象理論與實際工程問題有機結合，如果粗放的將各種案例通過問題設置、小組討論、教師總結的形式組織開展，教學效果將大打折扣。1．4總結不到位，后繼乏力。案例教學由于案例本身的設計、過程控制等問題的存在，其執行結果本來就很難預測，到最后通常又以教師對案例中涉及到的理論、原理等知識的總結延伸，討論過程中出現的問題、學生表現的總體評價等為結束。學生撰寫的總結報告良莠不齊，如果不能進行針對性的考核評價，引起學生的足夠重視，以個別案例討論的小結為相關內容全部結束，學生能力培養只能是空談。

2有效提高案例教學效果的建議

一、采用激勵啟發方式組織課堂教學

工程熱力學課程的特點是理論性強、概念抽象，教學難度大。在缺少專業工程背景的情況下，學生在學習過程中普遍感覺較為困難，甚至茫然不知所云。如何使學生能夠較好地掌握教學內容及熱力學基本內容，是工程熱力學課程教學的根本所在。在多年的教學過程中，我們發現在課堂教學中，除了需要借助優美的PPT多媒體課件來展示熱力學過程，更需要激發學生學習熱力學的興趣，在引入一些工程實例的基礎上，激勵學生去思考，及時地與學生就教學內容進行討論，促進學生對知識點的掌握和領悟。與常規教學方法相比，課堂教學不再是文字、公式的羅列，PPT動畫的簡單演示，而是把教學的核心放在啟迪學生對熱力學概念、原理的思考及把握上，使學生在學習課程內容的同時，熟悉熱力學的系統內容、章節間的邏輯關系、基本原理等，形成對熱力學的一種系統的總體的認識和把握，而不是零散地去背誦記憶一些片段。通過這種激勵啟發式的教學，使學生做到理論和實際工程案例的結合，從而使熱力學知識很好地固化在學生的大腦中，并且達到靈活應用的目的。激勵啟發式教學，需要教師在課堂教學前充分準備，精心設計課堂教學內容的每個環節，圍繞章節內容中的重點知識內容，設計問題及啟發實例，并完成課堂互動討論的教學組織，在此過程中需要教師飽含激情和較好的耐心，使學生在嚴肅活潑的氛圍中掌握熱力學的相關知識。

二、改進課堂教學PPT，增加工程實例

工程熱力學作為一門專業基礎課，與工程實際密切相關。在教學過程中，需要有很多的工程問題作為背景。以教科書為單一內容的PPT演示，并不能滿足課堂學生學習的需要。為了提高學生學習熱力學的興趣及深入掌握熱力學知識，迫切需要在傳統課件中加入工程實例，利用多媒體技術全面展示熱力學的工程應用，使學生在工程案例的演示中發現并體會工程熱力學的重要性及美感。通過工程案例的學習，使課堂教學內容圖文并茂，聲像結合，使學生在多方位、立體化地形成認知并達到對熱力學知識的理解、分析、記憶、掌握和應用。對于熱力學工程案例，我們選取了真空做功、制冷循環，內燃機等工程機械作為實例，進行詳細分析和講授。工程案例的引入，將實際生活中與熱力學相關的問題引入到教學中，用所學知識來解釋工程問題，在講解中讓學生明白熱力學知識可以解決本專業涉及的實際專業問題，從而實現“從理論中來，到實踐中去”，實現對創新型人才的培養。

三、將工程熱力學的學習融入大學生創新項目中

在創新型人才培養中，需要提升學生運用基礎理論進行學術研究的能力和具有工程應用背景的有關開發、設計的能力。大學生創新項目的實施，有利于促進高校培養具有創新意識和能力的新型人才，促進高校探索并建立以科研活動為中心的教學模式，倡導以學生為主體的本科人才培養和研究性學習教學改革，充分調動學生主動學習的積極性、創新思維和創新意識，同時在項目實施中使學生逐漸掌握思考問題、解決問題的能力。結合大學生創新項目，結合建筑環境與能源應用工程的專業特點，在指導學生大創項目時，將熱力學第一定律、熱力學第二定律和卡諾定律應用其中，使學生明白能源利用的守恒性，以及如何提高熱力循環的效率，減少不可逆損失，這些都成為學生應用所學知識來解決實際問題的一種鍛煉。學生在科研項目中，深化了對熱力學知識的認識，同時提高了自己思考問題、解決問題的能力。同時，鼓勵學生積極參加各類挑戰杯、建筑節能比賽、機械創新設計大賽等，通過這些競賽活動進一步提升自己的創新能力。

1工程熱力學課程教學改革與實踐的相關概述

工程熱力學是動力工程、機械工程、能源工程等專業的一門傳統的技術基礎課程，是資源利用率最大化的一種技術，是我們國家高等教育的重要組成版塊。目前，我們國家對能源利用率的要求越來越高，對環境保護質量也相對提高，工程熱力學課程教學改革對提高能源的利用效率起著至關重要的影響作用。尤其是面對未來生產的發展對能源動力需求迅速增加的趨勢,許多相關聯的熱力工程技術、環境保護技術都需要工程熱力學作為其研究的理論基礎。工程熱力學是一門綜合性比較強的學科，并且在實際的生產與生活中其應用價值極高。在課程教學與實踐過程中教師不容易清晰明了的講授清楚工程熱力學的相關理論知識，學生也不易掌握基本的公式、概念與相關方面的條件。不僅如此，在實踐活動中學生不能夠靈活的運用所學的課堂教學知識進行實驗，這就大大降低了工程熱力學的實際運用價值，削弱了工程熱力學的課程教學質量。工程熱力學是一門比較基礎的課程，也是建筑環境與設備工程等相關專業學生應當掌握的基礎學科，同時也是學生進行研究創新的基本前提。工程熱力學是研究動能、機械能與熱能的基本學科，也是研究三者之間關系的重要理論知識，主要講述三者之間能量的轉換趨勢與規律。

建筑、機械與其他工業產業利用工程熱力學來提高生產效率，提高資源利用率，以此實現降低成本得目標，這也是經濟可持續發展的重要保證。目前我們國家的工程熱力學的教學質量亟待提高，教學方式與課程教學內容急需改革，并且其實踐過程中的運用效率偏低，這就需要我們針對工程熱力學的特征與現狀進行課程教學改革，提高其實踐效率。課程教學改革是指在教育體制改革的背景下，課程內容與課程教學方式也應當發生相應的變化。課程改革的重點應當放在課程實施工作之上，課程的實施依賴課程的教學質量，因此我們必須充分重視課程教學改革的重要性。隨著我國新一輪基礎教育課程改革的推進，如何在新課程理念的指導下改革工程熱力學課堂教學，把先進的教學理念融入到日常的教學行為之中，已日益成為工程熱力學教師和教學研究人員關注和探討的熱點問題。工程熱力學課程教學實踐是指教師在講授工程熱力學知識的時候應當充分的結合其實際情況，將實踐活動與課堂理論知識講授充分的融合，這樣才能夠提高學生的課程學習質量，幫助學生掌握更加豐富的工程熱力學知識。課程教學實踐是提高學生實際操作能力的平臺，也是提高工程熱力學課程教學質量的重要基礎，關系到教學質量與國民經濟的發展速度。實踐是檢驗真理的唯一標準，因此在工程熱力學課程教學改革過程中應當將其改革的內容付諸實踐，這有這樣才能夠檢驗其改革的內容是否符合教育體制改革發展的總目標。在實際的課程教學過程中，教師、研究者與學生應當提高實踐活動的強度，改善當前的現狀，為提高工程熱力學課程教學改革質量奠定基礎。

2工程熱力學課程教學改革與實踐的過程中存在的主要問題

當前我們國家的高等院校和高職院校對工程熱力學課程教學的重要性認識不足，沒有充分的認識到工程熱力學教學質量與工業生產、環境保護、資源利用率提高等之間的關系。工程熱力學對學生綜合能力的提高有著不可或缺的作用，因此我們必須充分的探析在工程熱力學課程教學改革與實踐過程中存在的主要問題，這樣才能夠詳細的了解其改革現狀，為提高課程改革質量奠定良好的基礎。

（1）國家教育部門與高等院校、高職院校等教育機構對工程熱力學課程教學改革與實踐工作的重視程度偏低，沒有充分的認識到工程熱力學課程教學改革與實踐對提高教學質量、促進教育體制改革進程、提高經濟發展質量與速度之間的關系。工程熱力學是一門綜合性比較強的學科，并且也是建筑專業、環境保護與機械設計等專業的基礎課程，關系到這些工程熱力學相關專業的發展前景。相關的教育部門與組織在資金投入、技術支持、人才引進等方面相對短缺，嚴重的影響了工程熱力學課程教學改革與實踐的進程，沒有投入更多的基礎設備讓學生參與實踐。這樣下去就會嚴重的泯滅學生的學習積極性和創新性，不利于提高工程熱力學課程教學改革的質量與效率。

一、關于化學平衡常數及其推導的討論

標準平衡常數與△G

氣體反應：aA+dDgG+hH

等溫等壓下，熱力學推導證明：

△G=△+RTln

上式稱為化學反應的等溫方程式。

一、關于化學平衡常數及其推導的討論

標準平衡常數與△G

氣體反應：aA+dDgG+hH

等溫等壓下，熱力學推導證明：

△G=△+RTln

上式稱為化學反應的等溫方程式。

教學目標

知識目標

1．知道溫度表示物體的冷熱程度．

2．知道溫度計的構造、原理以及攝氏溫度的規定．

3．常識性了解攝氏溫度和熱力學溫度的關系．

能力目標

摘要物理空間是熱力學平衡的能量系統，可以在激發條件下相變并產生量子化能量。自由量子與空間的結合使之以光速運動。自由能量與空間的作用是最基本的物理相互作用，也是其他物理相互作用的基礎，是熱力學、量子力學、相對論三者統一的基礎。時間的方向就是能量運動的方向。黑洞內部空間可能正是自由物理空間。

關鍵詞空間熱力學平衡相變量子自由能相對論時間熵場黑洞宇宙統一場

微觀物質運動與宏觀宇宙運動的自然邏輯關系是不言而喻的，但是作為這兩個物理領域的主導理論體系，量子理論與相對論的統一卻至今未能實現（1、2）。注意到普遍的物質運動遵從熱力學規律，如果相對論和量子理論分別與熱力學互洽，它們之間必定統一。

設計一個理想的熱力學平衡系統，該系統應當滿足以下條件：1、允許在系統內（包括系統邊界）隨機選擇任意多的檢測點，點的大小是檢測手段可能實現的最小范圍（點區域）。2、允許以任何可能方式對“點區域”的能量狀態進行檢測。3、任意兩個不同點的檢測結果差異都在檢測水平之下。如果檢測在任意精細的水平上進行，滿足上述三個條件的熱力學系統是檢測意義上的熱力學絕對平衡系統。

因為熱力學第二定律要求封閉系統的熵隨時間增大，所以同時設計檢測意義上的熱力學絕對平衡系統在相當長的時間跨度上的熵增也在檢測水平之下，該系統即時間意義上的熱力學絕對平衡系統。一個檢測意義與時間意義上的熱力學絕對平衡系統理論上擁有最大的系統熵，系統在獲得最大無序程度的同時在大跨度時間內也擁有最大的系統穩定程度。一個長時間保持系統狀態不變的、封閉系統的熱力學性質接近上述熱力學絕對平衡系統。

如果給這個系統輸入一個量子的能量，會發生什么？

[摘要]對熱寂說的歷史進行了較系統的考察，并對其產生的社會影響及批判作了較系統的探討和闡述。全文分四部分：一、全面回顧了在科學史上熱寂說是怎樣提出的，以及一經提出后引發的各種爭論及爭論的焦點；二、分析了熱寂說提出后產生的重大社會影響；三、著重介紹及評述了對熱寂說進行的各種批判，重點是對后世影響較大的兩個代表性說法恩格斯對熱寂說的批判及較流行的各種觀點；四、闡述和探討了“大爆炸”的宇宙理論及其三個強有力的直接論據，以及引力對宇宙膨脹的作用，從而最終證明宇宙熱寂說是不可實現的。

[關鍵詞]熱寂說；熵增加原理；近代宇宙論

“熱寂說”是熱力學第二定律的宇宙學推論，它既是哲學上的一個原則問題，也是物理學上無法直接驗證的問題，它的意義關系到包括生命物質在內的萬物生長、發展和消亡的普遍規律以及人類和宇宙的未來等問題。所以一經提出，就一直受到科學界和哲學界的廣泛關注并引起激烈的爭論，但尚缺乏較全面的專論。本文試圖對熱寂說提出的歷史進行較系統的考察，并對其產生的社會影響及批判作進一步的探討和闡述。

一熱寂說的提出

一般的熱學和物理學史教科書都認為最早提出熱寂說的物理學家是威廉·湯姆孫和克勞修斯。其實早在威廉·湯姆孫(W.Thomson)和克勞修斯(R.Clausius)一百多年前牛頓就已看出了他們后來提出的熱寂說(heatdeath)。牛頓在其《光學》一書的疑問31(problems31)中描述了后人在一百多年后描述的可怕的宇宙毀滅景象：地球、行星、彗星和太陽這些物體，以及它們上面所有的一切，均將冷卻和凝凍，變為非活性的物體。并且所有腐爛、生長、繁殖和所有生命現象，均將停止。所有的行星、彗星將不再能留在它們的軌道上運動。這就是說，牛頓在建立自己力學體系之初，就已意識到它的體系不能解釋非彈性碰撞過程(實際上就是牽涉到熱交換的過程)的不可逆性與宇宙穩定性的矛盾。為了解決這一矛盾，牛頓提出了“主動原理保持和補償運動”的物理思想。他指出：“所以，有一種按照主動保持和補償運動的必要性，這就是重力的原因。行星和彗星由這個原理保持在軌道上，降落時物體獲得大的運動，由發酵的原因，動物的心臟和血液保持永恒的運動和熱量。地球內的部分持續生熱，某些部分變得很熱……太陽保持劇熱并可見，以其光使萬物變熱。除去歸之于這些主動原理之外，我們在宇宙間遇到的運動很少。”從這段話可以看出，雖然牛頓帶有過分強烈的思辨性，但他在設法超脫機械論的局限性，希望用非機械論的解釋擺脫力學帶來的困難。然而在他那個時代，當能量、能量守恒定律以及各種運動形態均未出籠時，他的設想是很難有什么積極的成果的。為此，他只好求助于上帝的存在，希望上帝給以支援。他在同一書中又指出：“上帝既是宇宙的創造者，又是宇宙的持續的保持者?！薄皼]有他的治理和監督，就會一事無成。說宇宙是一架大機器，無需神的干預即可以運轉下去，就如同一個時鐘不需要鐘表匠的幫助而繼續運轉那樣，這種觀念實際上是以把上帝說成是超凡的神靈為借口，想把天意和上帝對現實的統治排除掉?！?/p>

隨后，歐勒、拉格朗日、拉普拉斯和泊松等一批物理學家和數學家從數學分析方面發展了力學，他們證明，太陽系中所有的變動都是周期性的，這種變動不僅在某一有限范圍內進行，而且其增強或減弱的變化也是周期性的。因此，他們得出結論，認為太陽系具有一種穩定性，而且在無限長的時期里，這種穩定性是永遠不會改變的。從而他們從物理思想中排除了上帝，這當然是一個了不起的進步，但他們卻由此而忽視了牛頓對于不可逆過程的擔心，并想徹底拋棄這種憂慮，而宣布太陽系(乃至整個宇宙)將永遠穩定，應該說這也是物理思想史上的一次后退。

摘要：逆流換熱器的熱力學優化方法通常分為兩類：熵產分析和火用效率方法。本文分析傳熱單元數和換熱流體熱容量變化情況下，應用過增元提出的溫差場均勻性原則，對兩種熱力學優化方法進行比較。結果表明：在熱容量恒定，傳熱單元數變化時，兩種優化方法得出相反的結論，火用效率變化和溫差場均勻性變化相一致，而熵產生數的變化在某些情況下卻不然。由此從反映物理機制的角度建議選用火用效率作為換熱器熱力學優化的判據。

關鍵詞：逆流換熱器熱力學優化溫差場均勻性因子火用效率熵產

1．引言

換熱器作為一種各工業領域廣泛使用的設備，它的研究倍受重視。目前關于換熱器的研究大致有兩個方向，一是研究換熱器傳熱強化，主要目的是提高換熱器流體和固壁間的對流換熱系數，進而提高換熱器的效能。二是從可用能的角度研究換熱器的熱力學優化，包括換熱器的熵產分析、火用效率分析等，從使換熱過程不可逆性最小的角度來優化換熱器。其中過增元提出的換熱器溫差場均勻性原則，一方面可以指導新的提高換熱器效能的方法，另一方面也可以對換熱器熱力學優化做分析。本文是從溫差場均勻性原則出發，將其應用于逆流換熱器的優化過程，并對各種優化方法進行分析比較。

2．換熱器溫差場均勻性原則

過增元在1992年《熱流體學》[1]一書中定義了溫差場不均勻因子，應用于順流、逆流和叉流換熱器，發現在相同的傳熱單元數NTU、熱容量比W和流體進口溫度的條件下，逆流換熱器溫差場最均勻，效能也最高，熵產也最小。進而在1996[2]年定義溫差場均勻性因子，提出了換熱器熱性能的溫差場均勻性原則：在NTU和W一定時，換熱器的溫差場越均勻，其效能越高。并采用數值方法對13種換熱器的溫差場和效能進行了分析，驗證此原則的正確性。通過熵產分析指出此原則是以熱力學第二定律為理論依據的。同時針對叉流換熱器，提出了分配換熱面積來改善換熱器性能的新方法。過先生又在2002[3]年給出了簡單順流、逆流、叉流換熱器溫差場均勻性因子的解析表達式，同時通過實驗的方法對此原則進行了驗證，針對多流程叉流換熱器，舉例說明用改變管路連接的方法來改變溫差場均勻因子，進而改變換熱器的效能。在2003[4]年提出基于溫差場均勻的場協同原則，同時將此原則應用于多股流換熱器中，提出換熱器傳熱性能的高低取決于冷熱流體溫度場的協同程度，而不是流動方式。