發(fā)布時間：2020-10-18 12:15

　　 非平衡態(tài)熱力學(xué)可以區(qū)分為離平衡態(tài)較近和較遠(yuǎn)的線性和非線性非平衡態(tài)熱力學(xué),眾所周知,只有當(dāng)非平衡態(tài)體系遠(yuǎn)離平衡態(tài)時,才可能出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)。本文主要討論了包含兩種不可逆過程體系的非平衡定態(tài)的穩(wěn)定性。當(dāng)體系處于遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性區(qū)時,在廣義熱力學(xué)流和廣義熱力學(xué)力的關(guān)系式中,系數(shù)表征著流和力之間的耦合關(guān)系,并且根據(jù)耦合關(guān)系的不同來源可進(jìn)一步將其區(qū)分為單一耦合和復(fù)合耦合。通過對體系超熵產(chǎn)生的分析,我們發(fā)現(xiàn)如果體系中的復(fù)合耦合效應(yīng)很微弱,定態(tài)很難失去穩(wěn)定性,耗散結(jié)構(gòu)幾乎不可能出現(xiàn),然而如果復(fù)合耦合效應(yīng)比較強(qiáng),定態(tài)很有可能會失去穩(wěn)定性,則耗散結(jié)構(gòu)就有可能形成,因此復(fù)合耦合效應(yīng)對非平衡定態(tài)的失穩(wěn)起著非常重要的作用。由此可將耗散結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的條件進(jìn)一步描述為:只有當(dāng)有著強(qiáng)復(fù)合耦合效應(yīng)的體系遠(yuǎn)離平衡態(tài)時才有可能出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,我們還具體分析討論了兩個包含三種組份的理想開放的化學(xué)反應(yīng)體系的特征,驗(yàn)證了上述結(jié)論。我們首先分析了一個化學(xué)循環(huán)反應(yīng)體系的特征,將其分為兩種情況進(jìn)行討論,一種情況是復(fù)合耦合相對很微弱,可以忽略不計(jì),此時定態(tài)是穩(wěn)定的。另一種情況是削弱了單一耦合,發(fā)現(xiàn)體系的非平衡定態(tài)從漸近穩(wěn)定變?yōu)榱伺R界穩(wěn)定。然后分別討論了無催化和有自動催化反饋的化學(xué)反應(yīng)體系的特征,發(fā)現(xiàn)前者的復(fù)合耦合很微弱,體系的定態(tài)也是穩(wěn)定的,而后者則有較強(qiáng)的復(fù)合耦合,并且體系的定態(tài)很有可能失去穩(wěn)定性,因此所得結(jié)果與本文的結(jié)論一致。所以耗散結(jié)構(gòu)的形成不僅要求非平衡態(tài)體系遠(yuǎn)離平衡態(tài),而且要求體系中的不可逆過程之間具有較強(qiáng)的復(fù)合耦合效應(yīng)。
【學(xué)位單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O414.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 熱力學(xué)概要
    1.2 非平衡態(tài)熱力學(xué)基礎(chǔ)
        1.2.1 熱力學(xué)面臨的挑戰(zhàn)：自組織現(xiàn)象
        1.2.2 耗散結(jié)構(gòu)理論
        1.2.3 局域平衡假設(shè)
        1.2.4 熵流和熵產(chǎn)生
        1.2.5 定態(tài)穩(wěn)定性和耗散結(jié)構(gòu)的關(guān)系
    1.3 研究進(jìn)展及現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要工作
第二章 耦合效應(yīng)和非平衡定態(tài)的不穩(wěn)定性
    2.1 引言
    2.2 非線性熱力學(xué)的一般發(fā)展判據(jù)
    2.3 非平衡定態(tài)失穩(wěn)的充分條件
    2.4 單一耦合效應(yīng)對定態(tài)穩(wěn)定性的影響
    2.5 復(fù)合耦合效應(yīng)對定態(tài)穩(wěn)定性的影響
    2.6 結(jié)論
第三章 理想化學(xué)反應(yīng)體系中的耦合效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 化學(xué)循環(huán)反應(yīng)體系中的耦合效應(yīng)
        3.2.1 單一耦合效應(yīng)對定態(tài)穩(wěn)定性的影響
        3.2.2 復(fù)合耦合效應(yīng)對定態(tài)穩(wěn)定性的影響
    3.3 無催化反應(yīng)體系中的耦合效應(yīng)
    3.4 自動催化反應(yīng)體系中的耦合效應(yīng)
    3.5 小結(jié)
第四章 總結(jié)與展望
    4.1 全文總結(jié)
    4.2 創(chuàng)新和展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間完成的論文
致謝

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本文編號：2846288