當前視點!熱傳導方程暗藏熵增原理?《張朝陽的物理課》開講

        光明網 2023-02-13 19:48:04


        (相關資料圖)

        熱傳導方程的解體現了熱力學第二定律?怎么描述絕熱邊界條件?如何求解絕熱邊界下的一維熱傳導問題?2月12日,《張朝陽的物理課》第一百二十二期開播。

        張朝陽復習了有限長度棍子在兩端浸泡在冰水的情況下的溫度場,然后推廣到木棍兩端絕熱的情況,并成功得到其溫度分布,緊接著回到上一次直播課的結尾,借助得到的δ函數型初始條件的解,運用疊加原理分析了一般情況,并將其應用在半無限長的熱管上。

        在上一次直播課程中,張朝陽分析并求解了部分一維熱傳導模型,其中有限長棍子的邊界條件是保持為零攝氏度,這樣的話必須用正弦函數構造變量分離的解。在這次直播課中,張朝陽考慮了絕熱邊界條件,在此條件下只能使用余弦函數來構造變量分離的解。經過與上一次直播課類似的分析過程,得到了絕熱邊界有限長棍子的溫度分布。

        張朝陽將話題引回到上一次直播課的結尾,給網友們復習了δ函數作為初始條件時無窮長桿的溫度分布是怎樣的,然后將一般的初始溫度表示成δ函數的積分,并通過邊界的疊加原理成功得到一般初始條件下的溫度分布。

        最后,張朝陽考慮了絕熱邊界的半無限長熱管,通過偶延拓得到了一個等效于原問題的無限長桿模型,然后借助無限長桿的積分形式解得到了半無限長情況下的積分形式解。在得到了解之后,張朝陽還選取了常值初始分布為例驗證了所得積分形式解確實滿足絕熱的邊界條件。

        《張朝陽的物理課》已直播一百余期,內容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融,直播風格獨樹一幟:以演算物理為特色,注重從日常現象引入,通過一步一步詳盡計算和硬核推導,理解自然界的基本規律。據悉,搜狐視頻正持續打造知識直播平臺,邀請各個科學領域的頭部播主入駐,進行科普知識直播。(柯巖)

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