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热变形力学(Thermomechanics)是由Walter Noll 在理性力学构思上提出来的。
它的主要目标是将变形力学建立在热力学的构造上。一般地说,弹性力学、塑性力学、流体力学均声称它们满足热力学的基本规律,但是,只不过是形而上学的。
在湍流研究中,在热传导与流动的耦合场研究工作中,在破坏性变形过程中,热力学是回避不了的问题。
就相变而言,在(P,V,T)状态空间,相变面是一个曲面,在其邻域,状态是连续的。因而,在相空间建立一个热力学的几何场理论是很多论文的主题。把(P,V,T)做为广义坐标(称为热力学的力),在形式上,按这一路线,就可以把相变面等价于弹塑性力学中的变形面。因而,在引入关于(P,V,T)与某个物理场(如热流矢量)联系起来后,就可以引入度量张量。一般地说,以熵做为几何不变量。
按这条路线,在熵不变的条件下,变形面(相变面)就是由具体的(P,V,T)矢量与热流矢量间的“变换张量”决定。在物理上,对给定的具体的(P,V,T)矢量和热流矢量,不同的物质有不同的相变面,因而也就有不同的“变换张量”。因而,这种“变换张量”以非常隐蔽的方式把讨论对象“物质”给换掉了。因而,不满足被讨论对象“物质”的唯一性。因而,关于这个“变换张量”在(P,V,T)空间的各种偏微分方程是没有必要引入的,更不能作为热力学的基本方程。
因此,这种热力学几何场理论是形而上学的,是纯数学符号化的。
这条路线很有吸引力。但是,逻辑上,以熵作为几何不变量等价于把熵做为热力学的基本变量,而把(P,V,T)状态空间作为可任意选择的量。这是与工程实践经验矛盾的。
再者,P,V,T是通过熵联系在一起的宏观物理量,它们都不是与具体运动直接、唯一的联系在一起的。
在抛弃这一方案后,最简单的论题就是:在温度变化条件下的变形力学应当如何构造?或如Walter Noll的提法:在有热传导下的变形力学应当如何构造?
这方面的论文有一定的数量。但是,多为牵强附会的。因而,也就不难理解,Walter Noll在今年发表的论文提出他的理论性构想。
但是,Walter Noll的理论性构想直接的引入体力和面力,而没有进一步的具体构造,因而过于形式化。他过于关心数学上的美,而太少关心工程实践性。
在
最近,我把这一论题的有关结果整理成论文(Xiao Jianhua, Geometrical Field Formulation of Thermomechanics in Rational Mechanics,arXiv1004.4332,2010)。该文与另一篇关于物相定义的论文(Xiao Jianhua, Geometrical Field Representation of Solid, liquid, and gas in rational mechanics, arXiv:0911.1397, 2009)一起,形成了一个相对完整的体系。关心
下一阶段,我准备完善Walter Noll的(理论性构想中的)体力和面力的物理学理论。
我在论文中评论了很多东西,看来得罪了人。我不想陷入论战。因而,希望不同意我的论文观点者直接写文章反驳、或干脆当没看见我的论文、或直接的以我的论文“不值一提”作为结束。
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GMT+8, 2024-10-19 23:41
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