【摘要】：隨著時代發(fā)展和進步,人類對于資源的渴望也是越來越加重,但是隨之而來的環(huán)境污染,資源枯竭也越來越讓生活在這個時代的人們感到了一絲緊迫,如何將能源利用與環(huán)境保護結(jié)合到一起成為了科學家們亟待攻克的一個難題。如今的物理學研究早已經(jīng)從過去的宏觀世界深入到了微觀世界,自從“量子熱機”這一概念被提出后,科學家們利用量子熱力學所構(gòu)造的量子熱機已經(jīng)成為了物理學界研究的一個新的重要熱點。本文將利用量子熱力學的有關知識,對量子熱機中的以一維無限深勢阱中Dirac粒子為工作物質(zhì)的量子Brayton熱機進行分析和研究。本文將分為三個部分,其中前兩章為本文的第一部分,第三章為第二部分,第四章為第三部分。在本文的第一章中,我們將會介紹量子力學的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和未來的展望;并且回顧熱力學的相關知識,對量子熱機和經(jīng)典熱機進行簡單的對比,介紹其中的聯(lián)系和區(qū)別。在本文的第二章中,我們將會對本文用到的一些量子力學和熱力學的一些基礎知識、概念、定理加以介紹和說明,包括熱力學第一定律的量子化表述,量子熱力學中的量子等壓過程、量子等容過程、量子絕熱過程、量子等溫過程等。在本文的第三章中,我們會對Brayton循環(huán)和Brayton熱機進行簡單的介紹,將經(jīng)典Brayton熱機同量子Brayton熱機,經(jīng)典Brayton循環(huán)和量子Brayton循環(huán)進行一些對比,介紹這兩種循環(huán)的聯(lián)系和區(qū)別。并利用此來說明量子力學和熱力學之間的緊密聯(lián)系。在本文的第四章,也是本文第三部分中,我們將會對以一維無限深勢阱中無質(zhì)量(massless)Dirac粒子為工作物質(zhì)的量子Brayton熱機進行介紹和研究,依據(jù)Dirac粒子在極端相對論條件下的能譜,對量子Brayton熱機循環(huán)的每個過程進行分析和研究,從而推導出量子Brayton熱機的一些重要性能參量,例如內(nèi)能、輸出功率、效率等。并且利用公式推導和圖像的方法對熱機進行優(yōu)化,找到熱機的最佳工作區(qū)域等。通過對本文的研究和分析,我們可以了解Brayton熱機循環(huán)的一些基本情況,明白量子Brayton熱機循環(huán)在我們的實際應用方面具有很高的價值。并且通過本文的計算和推導我們可以找到如何最大程度的提高量子Brayton熱機的效率。
【學位授予單位】：遼寧師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O413.1;O414.1

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本文編號：2799434