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吕昭平教授团队在脆性高熵合金韧塑化方面取得

时间:2019-08-27 10:38来源:科学研究
3 热力学四大基本定律均不可违背。 2 什么是温度?涉及到不少物理学概念,基础是热力学第零定律。 “我”成了 2019-03-18草稿 2019-03-20修稿 2019-04-17补修 按:值此“五四”X100之际,“

3 热力学四大基本定律均不可违背。

2 什么是温度?涉及到不少物理学概念,基础是热力学第零定律。

“我”成了

2019-03-18草稿

2019-03-20修稿

2019-04-17补修

按:值此“五四”X100之际, “我”成了。“我”一是指代自己,二是指代我的科学研究。本文是对系列博文《如果我是对的》的补充。就如热力学已有第零至第三定律,我补充了热力学第四定律。其实补充与否,都没有关系,不影响“我是对的”的相对真理性。

就是在一定的时空里,不以人和神的意志而改变的客观道理和规律。“真理”与“事实”在含义上是有区别的。

就是在人类已知的时空里尚没发现一个可重复出现并得到事实验证的反例,未知时空里不知道有没有反例,但按照“我”的推断,对于“绝对真理”也没有,最可能是正、反都“对”,与都“错”是一样的。

我论证的题目是:传热学=传温学 传熵学

什么是温度?什么是熵(热力学熵,简称热熵)?什么是热?相关的研究和解答,文献简直是汗牛充栋,看似不必解释,但绕不过去的概念就得重复说一说。

孤立系统热“熵增原理”近乎“绝对真理”。那么,什么是孤立系统?就是不与外界有物质和能量交换的系统,只是个理想化模型。当前人们还认为,信息交换必须通过媒介。所以物理含义上的孤立系统是不存在的。很显然现实生活中,我们遇到的几乎所有系统都是非孤立系统。那么,非孤立系统也必需遵从“热熵增”吗?

我认为不是,而且很可能问题就出在这里。

新豪天地登录网址 ,可以说:任何有限的非孤立系统在全寿命期内,对其定义的任意起始点间的热熵变小于等于零很常见。比如,对于太阳,可以认为一直在释放热熵,即其总热熵是在减少,或者可能不变,也可能得到某种补充会增加。对于黑洞(如果有的话,2019-04-10有首张黑洞视界照片发布),在吸收热熵的同时也可能会释放热熵,热熵是守恒的还是“熵增”的,还不太清楚。

而对于地球上某个生命系统,从诞生到成熟再到死亡,有一段时间热熵在增加,一段时间进出平衡,一段时间热熵减。例如一头猪,从刚出生到长到被杀,可认为热熵通常在增加;而被杀之后,原先设定的“猪”系统,它的热熵就开始减少了。对于非生命系统,其热熵减少是比较常见的现象。

热熵由高温流向低温区是自发的,反之则要其它耦合效应相补偿。换句话说,热熵由高温区流向低温区无论对于生命物质还是非生命物质,都是自发的;这与流体由高压区流向低压区,电流由高电势流向低电势,磁由正磁极流向负磁极是类似的。对于太阳、地球等正物质为主的系统,尤其是地球上的有限物质子系统,都是如此。而对于黑洞来说,是否有些特别现象,有待进一步研究。

热熵与物质的质量、体积共存亡,是物质的基本属性。再次强调:热熵并非热质,说是物质的热运动也不全面。

作为近年来发展的一种新的合金设计理念,高熵合金展现出独特的力学和物理性能,在材料领域引起了广泛关注。基于高熔点元素的体心立方晶体结构难熔高熵合金具有优异的高温强度和抗高温软化能力,使其在高温领域具有广阔的应用前景。但是难熔高熵合金的室温脆性极大限制了其加工成型和实际应用,因此改善其室温韧塑性具有重要意义。吕昭平教授团队在高熵合金中创新性地采用“亚稳工程”的设计思路,在脆性难熔高熵合金中通过调控相的热力学和机械稳定性,通过形变、相变的动态协同耦合,在保持高强度的同时,实现了塑性的大幅增加,获得了高韧塑性的难熔高熵合金。

受过增元先生和Bejan教授的启发,阅读了大量的文献,在教学实践中,渐渐悟出得应用一个参数:熵。

这些问题与其说是科学“大”问题,不如说是哲学问题。我的大学物理老师上课时告诉我们:虽然他喜欢哲学思考,但讲物理就是谈“物学”问题,是有边界或范围的,不是文字学、精神学和历史学等。早期(已经有了热、温度和熵等概念之后),他认为物理学研究范围是:不大不小、不长不短、不早不迟、不死不活,后来范围大大地扩大了,从星系到夸克、光年到幺米,人类认识所及的时间,非生物与生物都离不开物之理。天文学和考古学与物理学交叉融合越来越多,就要快被物理学“吃掉”了,其它几乎所有学科不能不受其影响。

吕昭平教授团队通过“亚稳工程”合金设计理念将TRIP效应引入脆性难熔高熵合金中,极大提高了该类高熵合金的韧塑性,国际著名学术期刊《Advanced Materials》于2017年6月7日在线发表了这一研究新进展。

1 对于宏观复杂问题,不能忽略万有引力效应;

由此,问题的焦点在于:如何把熵流和热流统一起来?使传热学体系更加完备就是一个亟待解决的“小问题”。

吕昭平教授团队多年来致力于改善和提高新型高性能金属材料的韧塑性能。针对制约非晶合金、高熵合金实际工程应用的关键瓶颈问题-室温脆性,吕昭平团队经过多年努力,逐步取得多个突破。在前期非晶合金的研究中,通过将TRIP效应引入非晶合金中,首次得到具有大的拉伸塑性和加工硬化能力的块体非晶复合材料,已在《Advanced Materials》、《Physical Review Letters》和《Acta Materialia》等国际著名期刊上发表10余篇相关论文,被《Science》、《Nature》出版集团发文评述,认为“开辟了一个新的科学研究方向”,引起了国际同行的广泛关注。这方面的工作为设计高强高韧的非晶合金、高熵合金并推动其实际工程应用打下基础,同时也为解决非晶与高熵合金中的强度-塑性矛盾提供了一个新思路。

暂时没必要引入新的热力学基本参数,而是把熵这个状态参数用好、用活。

按:借三篇文字以论证熵与热的哲学关系,明晰“传温学”和“传熵学”的概念,为建立新的传热学或热学做准备,这是第二篇。其实,我认为传热学和热力学同属于物理学和其它学科交叉下的二级甚至三级、四级学科,论证“我是对的”无需“政治正确”,跟哲学也没有多少关系,跟数学也一样关系不大。原来想让“老鼠拉木锨”,后来又觉得“橄榄形”的结构还是最好。这可能涉及到“什么是科学?”的问题。“科学”就是“我是对的”。你如果想反驳“我”,大多数情况下“你是错的”,概率极小出现你很侥幸的可能也没错(且不代表“我是错的”),要么是学“我”的或者是“我”教你的,而且你得拿出“证据”来,一般不超过三页纸,可以发表在“我”编“著”的影响因子大于100的讲义里,作为一个年年可被少数人听到的故事。另外,“我”还可以给你一块儿“民主”的糖吃。那么“民主”是什么,就是“我”支持你反驳“我是对的”。This is an interesting story, هذا هو قصة مثيرة للاهتمام ، ها ها ها.

改进现有的热传导方程、对流换热方程组和辐射热传递经验关系式。

传热学(Heat Transfer)不是个新物理学名词或概念,基本内容包括三大类:传导、对流和辐射。许多工科大学生都有以传热学为名称的课程。熵尤其是热力学熵(Entropy of Thermodynamics)和热熵流也不是什么新词,德国某中学教材已在讲之多年了。

但是,需要给出熵速的热学定义。

对传热学的改进一直有人在研究,过增元和Bejan都做出了贡献。人们已经意识到热传递的速度问题,且发现对熵变重视不够。传热学界共识是热传递是典型的非平衡态或过程。热力学研究的主流已经从准平衡态转向非平衡态。随着相对论、量子力学等现代物理理论的发展,大大促进了人们对热的认识和理解。“热是一种运动”几乎刻进了中外受过“正规”教育者的大脑里。热熵和熵流也不是什么需要诠释的概念。

2 对于微观问题和跨尺度问题,多场耦合、量子纠缠等效应也起关键作用;

题外话:现代意义上的物理学与数学是一对兄弟或姊妹,并很难说谁是“兄”谁是“弟”,所以从数学或物理学角度来论证“我是对的”也不存在先后顺序。要从物理学的角度论证“我是对的”。先要回答以下三个问题:

对于热-力-电多场耦合问题,化学热力学以及包含生化反应的系统,将会有一定的理论和应用价值。

传热学研究内容和应用非常广泛,可以说无所不及,大致可分为稳态和瞬态问题,主要区别在于跟时间的关系。传热学离不开温度的概念,热传导的理论基础是傅里叶经验定律,对流是牛顿换热经验公式,辐射相对较新,则涉及到光的物理本质问题,均离不开大量实践经验。

传热学与工程热力学将会被统一为热学

2019-02-24修稿

最近一直在思考这个基本问题:传热学可否与工程热力学统一起来,来解决准静态热学问题?我们可称其为“新”热学或工程热学,或者干脆仍叫热学。

3 什么是熵?涉及到更多的物理学概念。不仅跟热力学第二定律有关,也离不开热力学第零定律、第一和第三定律,我认为还需要“我”所建议的“热力学第四定律。”

这就是“我是对的”观点的物理基础。之后的工作就是从数学(和逻辑学,有人把逻辑学与数学并列,也有一定道理)进一步论证,也是一个推理、创作或写作的事情。

1 什么是热?“科学”地回答,热就是“热”。热在物理本质上是什么,人们的观点尚有分歧,没有一个人已经“掌握”了“绝对真理”。但“热不是物质”,如果让科学家们“民主”地投票,赞同此观点的“可能”是多数。那么热是一种能?是一种信息?是一种运动?形容词和副词太少的句子和回答,太抽象,跟没说一样。我们再稍微扩展点:热是描述物质绝对运动状态和过程,及相对静止状态和结构关系的一个物理学概念,并且热是物质的一种属性(别以为就加了几个词,包含了并列从句是很简单的造句)。

上述三个概念和定义受不同的基本原理支配和影响,在不同时空尺度里有特定的内涵。

我的思路是改进与如下经验定律相关的等式:傅里叶定律,牛顿换热定律,热辐射定律。把熵参数引入相关方程中,除了熵速,还需要“熵动量”、“熵质比”、“熵容比”等参数。更关键是要区分连续可微和不可微过程,这是处理熵流和熵产的“抓手”,传热学若被改造成功,传热学和热力学将被统一为热学(其实,它们一直就没分开过),处理实际问题更有效和精准。

2019-03-09再修

更多的是要用实践检验“我是对的”,实验、计算、图片、数据、案例和影像肯定是不可少的了。

可能还涉及到以下三个问题:

2019-02-22初稿

我们应从物理学的角度来讨论熵与热的关系。从数学上来论证“传温学 传熵学=传热学”观点的正确性与否,太难,且容易跑题。

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