热力学中的连续性与边界条件：从卡诺效率到最大功率效率
物理学史与哲学
2015-07-14 v2 经典物理
摘要
[...] 到 20 世纪初，热力学原理被总结为所谓的四大定律，事实证明，这是对永动机徒劳追求的终极否定回答。事实上，萨迪·卡诺 (Sadi Carnot) 工作的一个结果正是热功转换过程受到根本性限制；因此，它被视为热力学第二定律的初版。尽管是从卡诺不切实际的模型中推导出来的，但热力学转换效率的上限（即卡诺效率）在永动机理想破灭后，成为了下一个范式的目标。20 世纪 50 年代，雅克·伊冯 (Jacques Yvon) 发表了一篇会议论文，其中包含了一类新模型所需的要素，甚至还有一个与卡诺效率差异不大的公式，该公式后来成为了新的效率参考标准。伊冯的初步分析 [...] 在二十年间未受关注，直到弗兰克·柯曾 (Frank Curzon) 和博耶·阿尔伯恩 (Boye Ahlborn) 发表了关于有限热传递对输出功率限制影响的教学论文，并推导出了最大功率效率，即现在众所周知的柯曾 - 阿尔伯恩 (CA) 效率。有限速率的概念明确地将时间引入热力学，其重要性不容忽视，自 20 世纪 70 年代末以来，大量致力于如今所称的有限时间热力学的研究工作证明了这一点。[...] 因此，本文旨在涵盖热力学的一些里程碑，并通过热电发电机（我们的模型热机）这一 illustrative 案例表明，当仔细考虑连续性和边界条件时，从卡诺效率到最大功率效率的转变是自然发生的 [...]。
引用
@article{arxiv.1411.4230,
title = {Continuity and boundary conditions in thermodynamics: From Carnot's efficiency to efficiencies at maximum power},
author = {Henni Ouerdane and Yann Apertet and Christophe Goupil and Philippe Lecoeur},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.4230},
year = {2015}
}