热力学科技

A. 热力学及其动力工程专业具体学什么以后好就业吗

一、 专业历史沿革与发展动态 能源动力工业是国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业，也是涉及多个领域高新技术的集成产业，在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。随着国民经济的发展，动力机械和热工设备在各个领域的需求日益扩大，因而需要大量专业人才，目前我国有 120多所院校开设有热能与动力工程专业。 按照 1998 年国家教育部重新修订调整的普通高等院校专业目录，热能与动力工程专业（080501）属于工学 (08)，对应的二级学科为能源动力类 (0810)，是由旧本科的九个相关专业合并而成，它包括了原来的热力发动机（080311）、热能工程（080501）、流体机械及流体工程（080313）、热能工程与动力机械（080319W）、制冷与低温技术（080502）、能源工程（080506W）、工程热物理（080507W）、水利水电动力工程（080903）、冷冻冷藏工程（081409）专业，是一个宽口径的专业，拓展空间很大。 我校热能与动力工程专业（制冷与空调方向）是依托于机电工程系建立的，机电工程系有相近专业“机械设计制造及其自动化”，新办的热能与动力工程专业所需开设的专业基础课程及其实验与原有专业相似，很多教学设施可共用，教学条件具有互补性。在充分论证并经教委批复后，我专业于 2006年开始招生，计划招收50名。二、 专业办学理念及特色 随着科学技术的发展，知识更新和学科交叉渗透的速度加快，能源动力类专业的覆盖面、涉及面越来越广，需要解决的问题也更为复杂，对能源动力专业人才的知识结构也提出了更高的要求（如环境、新能源、新材料、新工艺等知识）。在全球变暖、臭氧层的破环、全国很多地区电力紧缺以及 SARS 以后，制冷与空调技术发展更强调人与环境的协调发展，要把舒适性与节能、环保、高效结合起来综合评价；更重视保护环境，节约能源和资源，提高能源利用率；更关注室内空气品质，提高人们的生活质量。 德州拥有很多制冷企业，如亚太集团、中大－贝莱特中央空调集团、格瑞德集团和山东双一集团等，为使我们的教育能够与国际和地方经济接轨，使学生适应充满挑战的21世纪，在广泛调研国内外热能动力学科发展基础上，结合学校“服务于地方经济发展的需要”的定位及本科学科专业结构调整的需要，将现代制冷空调技术作为专业主要发展方向，并开设动力机械及工程方向的专业选修模块；考虑企业对专业人才的实际需要，对专业课程设置、教学内容、知识体系进行优化整合充实，加强专业课程设计、实验、实习等实践环节，以解决能源动力类宽口径专业人才培养与我国企业对专业人才知识结构强调专门化之间的矛盾，培养热能与动力工程领域、建立在大机械平台上，具有扎实专业基础、强烈的创新意识、良好的动手能力和自学能力，综合素质高的应用型高级专门人才，以满足经济建设需要。 本专业是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。学生主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术，受现代动力工程师的基本训练。通过理论力学、材料力学、工程制图、机械设计、电工与电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、热工测试技术以及专业方向课程的学习，使学生具备工程热力学、流体力学、传热学和热工测试技术等热能与动力工程领域的基础理论、实验技能和基本专业知识，掌握制冷空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本技术，具有较强的计算机应用能力和较高的外语水平。本专业毕业生将具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力，较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，具有初步的科学研究、科技开发和组织管理能力和较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质，能在国民经济各部门从事能量的转换和利用、动力机械与动力工程的设计、节能技术、制冷设备关键技术和制冷空调工程的设计、制造、实验研究、热工控制、安装和运行管理及营销等方面工作。 在教学计划制定中，尽量体现重基础、宽专业的主导思想，强调大机械平台，并不削减热工基础，学生除了必修传统的热工三大基础课程《工程热力学》、《传热学》和《流体力学》之外，还需必修机械基础课程《理论力学》、《材料力学》、《机械原理》、《机械设计》，充分体现了大机械平台上基础厚

B. 关于科技的

火药的发明
炼丹家虽然掌握了一定的化学方法，但是他们的方向是求长生不老之药，因此火药的发明具有一定的偶然性。
炼丹家对于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石药，在使用之前，常用烧灼的办法“伏”一下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或减低，这种手续称为“伏火”。唐初的名医兼炼丹家孙思邈在“丹经内伏硫磺法”中记有：硫磺、硝石各二两，研成粉末，放在销银锅或砂罐子里。掘一地坑，放锅子在坑里和地平，四面都用土填实。把没有被虫蛀过的三个皂角逐一点着，然后夹入锅里，把硫磺和硝石起烧焰火。等到烧不起焰火了，再拿木炭来炒，炒到木碳消去三分之一，就退火，趁还没冷却，取入混合物，这就伏火了。
唐朝中期有个名叫清虚子的，在“伏火矾法”中提出了一个伏火的方子：“硫二两，硝二两，马兜铃三钱半。右为末，拌匀。掘坑，入药于罐内与地平。将熟火一块，弹子大，下放里内，烟渐起。”他用马兜铃代替了孙思邈方子中的皂角，这两种物质代替碳起燃烧作用的。
伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺。这说明炼丹家有意要使药物引起燃烧，以去掉它们的猛毒。
虽然炼丹家知道硫、硝、碳混合点火会发生激烈的反应，并采取措施控制反应速度，但是因药物伏火而引起丹房失火的事故时有发生。《太平广记》中有一个故事，说的是隋朝初年，有一个叫杜春子的人去拜访一位炼丹老人。当晚住在那里。半夜杜春子梦中惊醒，看见炼丹炉内有“紫烟穿屋上”，顿时屋子燃烧起来。这可能是炼丹家配置易燃药物时疏忽而引起火灾。还有一本名叫《真元妙道要略》的炼丹书也谈到用硫磺、硝石、雄黄和蜜一起炼丹失火的事，火把人的脸和手烧坏了，还直冲屋顶，把房子也烧了。书中告戒炼丹者要防止这类事故发生。这说明唐代的炼丹者已经掌握了一个很重要的经验，就是硫、硝、碳三种物质可以构成一种极易燃烧的药，这种药被称为“着火的药”，即火药。由于火药的发明来自制丹配药的过程中，在火药发明之后，曾被当做药类。《本草纲目》中就提到火药能治疮癣、杀虫，辟湿气、瘟疫。
火药不能解决长生不老的问题，又容易着火，炼丹家对他并不感兴趣。火药的配方由炼丹家转到军事家手里，就成为中国古代四大发明之一的黑色火药。

3、火药的应用

唐朝时的火药
火药发明之前，火攻是军事家常用的一种进攻手段，那时在火攻中，用了一种叫做火箭的武器，它是在箭头上绑一些像油脂、松香、硫磺之类的易燃物质，点燃后用弓射出去，用以烧毁敌人的阵地。如果用火药代替一般易燃物，效果要好得多。火药发明之前，攻城守城常用一种抛石机抛掷石头和油脂火球，来消灭敌人。火药发明之后，利用抛石机抛掷火药包以代替石头和油脂火球。据宋代路振的《九国志》记载，唐哀帝时（十世纪），郑王番率军攻打豫章（今江西南昌），“发机飞火”，烧毁该城的龙沙门。这可能是有关用火药攻城的最早记载。
两宋时的火药
到了两宋时期火药武器发展很快。据《宋史·兵记》记载：公元970年兵部令史冯继升进火箭法，这种方法是在箭杆前端缚火药筒，点燃后利用火药燃烧向后喷出的气体的反作用力把箭簇射出，这是世界上最早的喷射火器。公元1000年，士兵出身的神卫队长唐福向宋朝廷献出了他制作的火箭、火球、火蒺藜等火器。1002年，冀州团练使石普也制成了火箭、火球等火器，并做了表演。
火药兵器在战场上的出现，预示着军事史上将发生一系列的变革。从使用冷兵器阶段向使用火器阶段过渡。火药应用于武器的最初形式，主要是利用火药的燃烧性能。《武经总要》中记录的早期火药兵器，还没有脱离传统火攻中纵火兵器的范畴。随着火药和火药武器的发展，逐步过度到利用火药的爆炸性能。
硝酸钾、硫磺、木炭粉末混合而成的火药被称为黑火药或者叫褐色火药。这种混合物极易燃烧，而且烧起来相当激烈。如果火药在密闭的容器内燃烧就会发生爆炸。火药燃烧时能产生大量的气体（氮气、二氧化碳）和热量。原来体积很小的固体的火药，体积突然膨胀，猛增至几千倍，这时容器就会爆炸。这就是火药的爆炸性能。利用火药燃烧和爆炸的性能可以制造各种各样的火器。北宋时期使用的那些用途不同的火药兵器都是利用黑火药燃烧爆炸的原理制造的。蒺藜火球、毒药烟球是爆炸威力比较小的火器。到了北宋末年爆炸威力比较大的火器向“霹雳炮”、“震天雷”也出现了。这类火器主要是用于攻坚或守城。公元1126年，李纲守开封时，就是用霹雳炮击退金兵的围攻。金与北宋的战争使火炮进一步得到改进，震天雷是一种铁火器，是铁壳类的爆炸性兵器。元军攻打金的南京（今河南开封）时金兵守城时就用了这种武器。《金史》对震天雷有这样的描述：“火药发作，声如雷震，热力达半亩之上，人与牛皮皆碎并无迹，甲铁皆透”。这样的描述可能有一点夸张，但是这是对火药威力的一个真实写照。
火器的发展有赖于火药的研究和生产。《武经总要》中记录了三个火药配方。唐代火药含硫、硝的含量相同，是1比1，宋代为1比2，甚至接近1比3。已与后世黑火药中硝占四分之三的配方相近。火药中加入少量辅助性配料，是为了达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕等效果。火药是在制造和使用过程中不断改进和发展的。
1044年曾公亮主编的《武经总要》一书中介绍了三种火药配方，以不同的辅料，达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕的不同目的。
宋代由于战争不断，对火器的需求日益增加，宋神宗时设置了军器监，统管全国的军器制造。军器监雇佣工人四万多人，监下分十大作坊，生产火药和火药武器各为一个作坊，并占有很重要的地位。史书上记载了当时的生产规模：“同日出弩火药箭七千支，弓火药箭一万支，蒺藜炮三千支，皮火炮二万支”。这些都促进了火药和火药兵器的发展。
南宋时出现了管状火器，公元1132年陈规发明了火枪。火枪是由长竹竿作成，先把火药装在竹竿内，作战时点燃火药喷向敌军。陈规守安德时就用了“长竹竿火枪二十余条”。公元1259年，寿春地区有人制成了突火枪，突火枪是用粗竹筒作的，这种管状火器与火枪不同的是，火枪只能喷射火焰烧人，而突火枪内装有“子巢”，火药点燃后产生强大的气体压力，把“子巢”射出去。“子巢”就是原始的子弹。突火枪开创了管状火器发射弹丸的先声。现代枪炮就是由管状火器逐步发展起来的。所以管状火器的发明是武器史上的又一大飞跃。
突火枪又被称为突火筒，可能它是由竹筒制造的而得此名。《永乐大典》所引的《行军须知》一书中提到，在宋代守城时曾用过火筒，用以杀伤登上城头的敌人。到了元明之际，这种用竹筒制造的原始管状火器改用铜或铁，铸成大炮，称为“火铳”。
1332年的铜火铳，是世界上现存最早的有铭文的管状火器实物。
明代
明代在作战火器方面，发明了多种“多发火箭”，如同时发射10支箭的“火弩流星箭”；发射32支箭的“一窝蜂”；最多可发射100支箭的“百虎齐奔箭”等。明燕王朱棣（即后来的明成祖）与建文帝战于白沟河，就曾使用了“一窝蜂”。这是世界上最早的多发齐射火箭，堪称是现代多管火箭炮的鼻祖。尤其值得提出的是，当时水战中使用的一种叫“火龙出水”的火器。据“武备志”记载，这种火器可以在距离水面三、四尺高处飞行，远达两三里。这种火箭用竹木制成，在龙形的外壳上缚四支大“起火”，腹内藏数支小火箭，大“起火”点燃后推动箭体飞行，“如火龙出于水面。”火药燃尽后点燃腹内小火箭，从龙口射出。击中目标将使敌方“人船俱焚。”这是世界上最早的二级火箭。另外，该书还记载了“神火飞鸦”等具有一定爆炸和燃烧性能的雏形飞弹。“神火飞鸦”用细竹篾绵纸扎糊成乌鸦形，内装火药，由四支火箭推进，它是世界上最早的多火药筒并联火箭，它与今天的大型捆绑式运载火箭的工作原理很相近。
火箭的发展，使人产生了利用火箭的推力飞上天空的愿望。根据史书的记载14世纪末，明朝的一位勇敢者万户坐在装有47个当时最大的火箭的椅子上，双手各持一个大风筝，试图借助火箭的推力和风筝的升力实现飞行的梦想。尽管这是一次失败的尝试，但万户被誉为利用火箭飞行的第一人。为了纪念万户，月球上的一个环行山以万户的名字命名
蒸汽机
蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机和汽轮机等。

16世纪末到17世纪后期，英国的采矿业，特别是煤矿，已发展到相当的规模，单靠人力、畜力已难以满足排除矿井地下水的要求，而现场又有丰富而廉价的煤作为燃料。现实的需要促使许多人，如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等就致力于“以火力提水”的探索和试验。

萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机，在1698年取得标名为“矿工之友”的英国专利。他将一个蛋形容器先充满蒸汽，然后关闭进汽阀，在容器外喷淋冷水使容器内蒸汽冷凝而形成真空。打开进水阀，矿井底的水受大气压力作用经进水管吸入容器中；关闭进水阀，重开进汽阀，靠蒸汽压力将容器中的水经排水阀压出。待容器中的水被排空而充满蒸汽时，关闭进汽阀和排水阀，重新喷水使蒸汽冷凝。如此反复循环，用两个蛋形容器交替工作，可连续排水。

萨弗里的提水机依靠真空的吸力汲水，汲水深度不能超过六米。为了从几十米深的矿井汲水，须将提水机装在矿井深处，用较高的蒸汽压力才能将水压到地面上，这在当时无疑是困难而又危险的。

纽科门及其助手卡利在1705年发明了大气式蒸汽机，用以驱动独立的提水泵，被称为纽科门大气式蒸汽机。这种蒸汽机先在英国，后来在欧洲大陆得到迅速推广，它的改型产品直到19世纪初还在制造。纽科门大气式蒸汽机的热效率很低，这主要是由于蒸汽进入汽缸时，在刚被水冷却过的汽缸壁上冷凝而损失掉大量热量，只在煤价低廉的产煤区才得到推广。

1764年，英国的仪器修理工詹姆斯·瓦特为格拉斯哥大学修理纽可门蒸汽机模型时，注意到了这一缺点，并于1765年发明了设有与汽缸壁分开的凝汽器的蒸汽机，并于1769年取得了英国的专利。初期的瓦特蒸汽机仍用平衡杠杆和拉杆机构来驱动提水泵，为了从凝汽器中抽除凝结水和空气，瓦特装设了抽气泵。他还在汽缸外壁加装夹层，用蒸汽加热汽缸壁，以减少冷凝损失。

1782年前后，瓦特将机器进一步改进，完成了两项重要发明：在活寒工作行程的中途，关闭进汽阀，使蒸汽膨胀作功以提高热效率；使蒸汽在活塞两面都作功(双作用式)，以提高输出功率。这时的活塞既要向下拉动杠杆又要向上推动杠杆，扇形平衡杠杆和拉链已不再适用，瓦特使发明了平行四边形机构。瓦特还于18世纪末将曲柄连杆机构用在蒸汽机上。

瓦特的创造性工作使蒸汽机迅速地发展，他使原来只能提水的机械，成为了可以普遍应用的蒸汽机，并使蒸汽机的热效率成倍提高，煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽机的改良者。

自18世纪晚期起，蒸汽机不仅在采矿业中得到广泛应用，在冶炼、纺织、机器制造等行业中也都获得迅速推广。它使英国的纺织品产量在20多年内(从1766年到1789年)增长了5倍，为市场提供了大量消费商品，加速了资金的积累，并对运输业提出了迫切要求。

在船舶上采用蒸汽机作为推进动力的实验始于1776年,经过不断改进，至1807年，美国的富尔顿制成了第一艘实用的明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号。此后，蒸汽机在船舶上作为推进动力历百余年之久。

1801年，英国的特里维西克提出了可移动的蒸汽机的概念，1803年，这种利用轨道的可移动蒸汽机首先在煤矿区出现，这就是机车的雏型。英国的斯蒂芬孙将机车不断改进，于1829年创造了“火箭”号蒸汽机车，该机车拖带一节载有30位乘客的车厢，时速达46公里/时，引起了各国的重视，开创了铁路时代。

19世纪末，随着电力应用的兴起，蒸汽机曾一度作为电站中的主要动力机械。1900年，美国纽约曾有单机功率达五兆瓦的蒸汽机电站。

蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰。它具有恒扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、制造和维修方便等优点，因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中，特别在军舰上成了当时唯一的原动机。

蒸汽机按蒸汽在活塞一侧或两侧工作，可分为单作用和双作用式；按汽缸布置方式，可分为立和卧式；按蒸汽是在一个汽缸中膨胀或依次连续在多个汽缸中膨胀，可分为单胀式和多胀式；按蒸汽在汽缸中的流向，可分为回流式和单流式；按排汽方式和排汽压力可分为凝汽式、大气式和背压式。

简单蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成，汽缸和底座是静止部分。从锅炉来的新蒸汽，经主汽阀和节流阀进入滑阀室，受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧，推动活塞运动。

蒸汽机的发展首先体现在功率和效率的提高，而这又主要取决于蒸汽参数的提高。初期蒸汽机的蒸汽压力仅为0.11～0.13兆帕，19世纪初才达到0.35～0.7兆帕，20世纪20年代曾用到6～10兆帕。在蒸汽温度上，19世纪末还不超过250℃，而到20世纪30年代曾用到450～480℃。

至于效率，瓦特初期连续运转的蒸汽机，按燃料热值计总效率不超过3％；到1840年，最好的凝汽式蒸汽机总效率可达8％；到20世纪，蒸汽机最高效率可达到20％以上。

在转速方面，18世纪末瓦特蒸汽机仅40～50转/分；20世纪初转速达到100～300转/分，个别蒸汽机曾达到2500转/分。在功率方面，最初单机功率仅几马力，20世纪初的一台船用蒸汽机的功率可达25000马力。

随着蒸汽参数和功率的提高，蒸汽已不可能在一个汽缸中继续膨胀，还必须在相连接的汽缸中继续膨胀，于是出现了多级膨胀的蒸汽机。蒸汽机因受到润滑油闪点的限制，所用蒸汽的最高温度一般都不超过400℃，机车，船用等移动式蒸汽机还略低一些，多数不高于350℃。考虑到膨胀的可能性和结构的经济性，常用压力在2.5兆帕以下。蒸汽参数受到限制，从而也限制了蒸汽机功率的进一步提高。

蒸汽机的出现和改进促进了社会经济的发展，但同时经济的发展反过来又向蒸汽机提出了更高的要求，如要求蒸汽机功率大、效率高、重量轻、尺寸小等。尽管人们对蒸汽机作过许多改进，不断扩大它的使用范围和改善它的性能，但是随着汽轮机和内燃机的发展，蒸汽机因存在不可克服的弱点而逐渐衰落。

蒸汽机的弱点是：离不开锅炉，整个装置既笨重又庞大；新蒸汽的压力和温度不能过高，排气压力不能过低，热效率难以提高；它是一种往复式机器，惯性力限制了转速的提高；工作过程是不连续的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

因此，抛弃了笨重锅炉的内燃机，最终以其重量轻，体积小、热效率高和操作灵活等优点，在船舶和机车上逐渐取代了蒸汽机。汽轮机则以其热效率高、单机功率大、转速高、单位功率重量轻和运行平稳等优点，将蒸汽机排挤出了电站。

接着电动机又以其使用方便，代替了蒸汽机在工业设备中的应用。然而小功率蒸汽机热效率比汽轮机高，所以在产煤区或只有劣质燃料的地区或某些特殊场合，蒸汽机仍有发挥作用的余地。

蒸汽机有很大的历史作用，它曾推动了机械工业甚至社会的发展。随着它的发展而建立的热力学和机构学为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础；汽轮机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点，和采用凝汽器以降低排汽压力的优点，摒弃了往复运动和间断进汽的缺点；内燃机继承了蒸汽机的基本结构和传动形式，采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式，形成了热效率高得多的热力循环；同时，蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器，阀门和密封件等，均是构成多种现代机械的基本元件。
黑洞计算机
开放分类： 宇宙、物理、计算机、黑洞、科技

计算机与宇宙黑洞有区别吗？这个问题乍听起来，就像某个微软笑话的开场白。然而，它却是当今物理学最深奥的问题之一。在大多数人看来，计算机是专门化的新发明：流线型的台式机箱或者咖啡壶内的手指甲般大小的芯片。而对一名物理学家来说，所有自然系统都是计算机。岩石、原子弹及星系可能不运行Linux程序，但它们却记录和处理信息。每个电子、光子及其他基本粒子都存储数据比特值。大自然与信息是纠缠在一起的，正如美国普林斯顿大学的物理学家John Wheeler所说，“它来自比特。”
黑洞可能看起来像是对万物计算规则的一个例外，将信息输入到黑洞中并无困难。然而根据爱因斯坦广义相对论，从黑洞中取出信息则是不可能的。进入黑洞的物质被同一化，其成分与细节已不可恢复地损失了。1970年代，英国剑桥大学的斯蒂芬·霍金曾表明，当考虑量子力学时，黑洞确有输出：它们灼热的燃烧正像一块热煤。然而在霍金的分析中，这一辐射是紊乱随机的；它没有携带关于进入其中的任何信息。如果一头大象落入其中，则大象的能量值会漏出去——然而这能量将会是一团大杂烩。它不能被利用（即使在原则上），也不能重新造出这头大象。
因为量子力学定律是保持信息的，所以信息的明显损失就提出了一系列难题。其他一些科学家，包括美国斯坦福大学的Leonard Susskind、加州理工学院的John Preskill及荷兰乌特勒支大学Gerard't Hooft等人争辩说，事实上，向外发出的辐射不是随机的，而是落入黑洞物质的一种被处理过的形式。2004年夏，霍金已转而同意他们的观点，认为黑洞也在进行计算。
黑洞只不过是宇宙登记和处理信息的普遍原理的最大特例。这个原理本身并不新。在19世纪，统计力学的奠基者们发展了后来称为信息论的知识，以解释热力学的诸定律。乍一看，热力学和信息论是两个分离的范畴：一个是用来描述蒸汽机，另一个使通讯最优化；然而，熵这个热力学量限定了蒸汽机做有用功的能力，而熵又正比于物质内由分子的位置与速度所记录的比特数。20世纪的量子力学将这一发现置于坚实的定量基础之上，并使科学家具有显著的量子信息概念。组成宇宙的各比特值是量子比特，或称“昆比”（qubits），较之于普通比特，它具有远为丰富的性质。
借助于比特和字节对宇宙进行分析，并不能替代力和能量等量的常规分析，却揭示出许多令人惊异的新事实。例如，它解开了统计力学领域称为“麦克斯韦妖魔”的佯谬现象——这一佯谬似乎允许永动机存在。在最近几年内，我们和其他物理学家一直以相同的见解看待宇宙学及基础物理学：黑洞的本质、时空的精细尺度结构、宇宙暗能量的行为以及自然界的某些极端规律等。宇宙不仅是一个巨型计算机，而且还是一个巨型量子计算机，正如意大利帕多瓦大学的物理学Paola Zizzi所说，“它来自量子比特。”
千兆也嫌慢
物理学与信息论（源于量子力学的中心原理）合流了：说到底，离散是自然的本性；一个自然系统可以用有限的比特值来描述。在系统内，每个粒子的行为正像一台计算机的逻辑门。它的自旋“轴”能指向两个方向中的一个，因此可以编码一个比特，并且可以翻转，由此执行一个简单的计算操作。
系统在时间上也是离散的。传递一个比特所取时间是最小量值。精确量值由一个定理所给出，该定理是由信息处理物理学的两位先驱所命名的：一位是美国麻省理工学院的Normam Margolus，另一位是波士顿大学的Lev Levitin。该定理与海森堡的测不准原理相关联（测不准原理描述了诸如对位置与动量或者时间与能量两个相关物理量进行测量时，存在着固有的折衷取舍）。它声称，传递一个比特所取时间t，依赖于你所施加的能量E，施加的能量愈多，时间则可能愈短。数学表达式是T≥h/4E，其中h是普朗克常数（量子理论的主要参数）。例如，一种类型的实验量子计算机用质子来存储信息比特，而用磁场来翻转各比特值,这些运算是在由Margolus－Levitin定理所允许的最小时间内发生的。
从这个定理出发，可以推导出包括时空的几何极限到整个宇宙的计算能力在内的大量结论。作为预习，试考虑普通物质的计算能力的极限——在此情况内，取占有一升体积的一千克物质，我们且称其为“极端掌上计算机”。
它的电池能源就是其物质本身，通过爱因斯坦著名的质能公式E=mc*2直接转换为能量。如果将这些能量全数投入到翻转的比特位中，则计算机每秒钟能进行10*51次运算；随着能量的降低其运算逐渐变慢。计算机的存储容量可以用热力学计算：当一千克物质转变为一升体积内的能量时，它的温度是10亿开氏度。熵正比于能量除以温度，相应地达到10*31比特的信息量。“极端掌上计算机”是在基本粒子的微观运动及位置中存储信息的，而这些粒子在其体积内四处运动，因此热力学定律所允许的每一个信息比特都投入了使用。
极端计算
怎样才算一台计算机？这是一个复杂得惊人的问题。不论你如何精确地定义，它都不只是那些人们通常称为“计算机”的东西，而可以是世界上的任何物体。自然界的物体能解决广义的逻辑和数学问题，尽管它们的输入和输出可能不是对人类有意义的那种形式。自然计算机具有内在的数字性：以离散的量子态存储数据，如基本粒子的自旋。它们的指令集合是量子物理学。
粒子无论何时发生相互作用，都会引起彼此取向的翻转。这一过程可以借助于诸如C或Java等编程语言来想像：粒子就是一些变量，它们的相互作用就是诸如加法等运算行为。每一比特信息在每秒钟内能翻转10^20次，这等效于时钟速度为100GG赫兹。事实上，系统变化太快，不能由中心时钟来控制。将一个数位比特翻转所用时间，近似等于从一个数位将信号传送到相邻数位的时间。因此，极端便掌上计算机是高度平行运作的：它的运行不像单一处理器，而是像多个处理器的一个巨大阵列；每个处理器的工作几乎独立，并将其运算结果传送到其他相对较慢的处理器上。
比较来看，一台常规计算机每秒钟翻转其信息比特大约10^9次，存储约10^12比特的信息，且只包含单一的处理器。如果摩尔定律能够保持的话，你的后世子孙将有可能在23世纪中期买到一台极端掌上计算机。工程师们将找到精确控制等离子体内粒子相互作用的方法，而该等离子体要比太阳的核心还要热，而且控制计算机和纠错将占用许多通讯带宽。工程师们也可能已经解决了某些节点封装的问题。
在某种意义上，如果你认对了人，你事实上已经能够买到这样的装置。一千克的一块物质完全转化为能量——这正是一颗2000万吨级氢弹的工作定义。爆炸的核武器正在处理巨量的信息，其初始结构给出其输入，其辐射给出其输出。
从纳米技术到塞米技术
如果任何一块物质都可看作一台计算机的话，那么一个黑洞就正是一台压缩到最小尺寸的计算机。随着计算机的缩小，其部件之间的相互引力就增大，直至最终增大到没有物体能够逃逸出去。黑洞的尺寸（称为Schwarzschild半径）正比于它的质量。
一千克质量的黑洞有着大约10^-27米的半径（一个质子的半径是10*-15米）。压缩后的计算机并未改变其能量内容，因此它能像以前一样每秒执行10*51次运算。发生改变的仅是它的存储容量。当引力小到可忽略时，总存储容量正比于粒子数，也正比于体积。而当引力起支配作用时，它使各粒子之间相互联结，因此它们整体上所能存储的信息容量就较少。一个黑洞的总存储容量正比于它的表面积。1970年代，霍金和以色列希伯莱大学的Jacob Bekenstein计算一千克质量的黑洞能够记录大约10*16个比特的信息，比压缩前要少得多。
因为存储的信息量少，黑洞是个快得多的处理器。它传递一个比特所用的时间是10^-35秒，等于光从计算机一边传到另一边所用的时间。因此，较之高度并行的极端掌上计算机，黑洞是个串行计算机，它的行为如同一个独立的单元。
黑洞计算机将怎样实际运行呢？输入是不成问题的：只要将数据以物质或能量的形式编码，然后投入到黑洞内即可。通过适当制备投入黑洞的物质材料，黑客将能够为黑洞执行任何所需要的计算编制程序。一旦物质进入黑洞，它就永远消失了——所谓的“穹界”（event horizon）划分了一去不返的分界线。垂直落下的粒子彼此相互作用，在到达黑洞中心之前的有限时间内执行着运算。这个中心就是引力奇点，粒子到此则不复存在。物质在奇点处被挤压在一起，究竟发生了什么，这要取决于量子引力的细节，目前对此尚未可知。
黑洞计算机的输出采取霍金辐射的形式。如果一个一千克质量的黑洞放出霍金辐射，为了维持辐射能量，其质量将迅速衰减，在10*-21秒内完全消失。辐射的峰值波长等于黑洞的半径，对于一千克质量的黑洞，这一波长等于极强烈的伽玛射线的波长。粒子检测器能够俘获并解码此辐射，为人类所用。
霍金对于黑洞辐射的研究，使他的名字跟这一辐射连在了一起。他推翻了人们认为没有任何东西可逃出黑洞的传统智识。黑洞的辐射速率与其尺寸成反比，因此，诸如星系中心的那些大黑洞的能量损失，比它们吞噬物质要慢得多。然而，在将来实验人员可能在粒子加速器内创造某些微小黑洞，这些黑洞将随着一阵辐射而爆炸。一个黑洞可不被看作是固定的物体，而被看作是以最大可能速率执行运算的物质的短暂集合。
根据宇宙所包含的总能量，劳埃德算出宇宙计算机可以执行10的10120次基本运算。而它能存储的信息则大约有10的1090次比特。如果考虑到所谓的“引力自由度”，那么宇宙计算机还有潜力可挖：存储容量提高到10的10120次比特。这大约相当于10的10103次块10G容量的硬盘，不过，我们似乎没法制造出这么多硬盘，因为宇宙大约只有10的1080次个基本粒子。

C. 如何学好热力学 热力学要点是什么

哈哈 好久不见

学热力学啊 先吧基础物理学好咯 工程学。

把几个基本定律弄得滚瓜烂熟，然后建立自己的完成理论体系，举一反三。

还有 你对这些专业的西班牙语怎么弄啊？都看得懂啊？服了你了。

追加点分我啊！穷 ~

热力学的完整理论体系是由几个基本定律以及相应的基本状态函数构成的，这些基本定律是以大量实验事实为根据建立起来的。无论多少个物体互相接触都能达到热平衡，并且如果A物体同时与B、C两物体处于平衡态，则B、C两物体接触时也一定处于平衡态而不发生新的变化，这一热平衡规律称为热力学第零定律。由此可以引入一个状态函数温度，温度是判定一系统是否与其他系统互为热平衡的标志。
热力学第一定律就是能量守恒定律，是后者在一切涉及热现象的宏观过程中的具体表现。描述系统热运动能量的状态函数是内能。通过作功、传热，系统与外界交换能量，内能改变 。
热力学第二定律指出一切涉及热现象的宏观过程是不可逆的。它阐明了在这些过程中能量转换或传递的方向、条件和限度。相应的态函数是熵，熵的变化指明了热力学过程进行的方向，熵的大小反映了系统所处状态的稳定性。
热力学第三定律指出绝对零度是不可能达到的。上述热力学定律以及三个基本状态函数温度、内能和熵构成了完整的热力学理论体系。为了在各种不同条件下讨论系统状态的热力学特性，还引入了一些辅助的态函数，如焓、亥姆霍兹函数（自由能）、吉布斯函数等。
从热力学的基本定律出发，应用这些态函数，经过数学推演得到系统平衡态的各种特性的相互联系，这就是热力学的方法，也是热力学的基本内容。热力学理论是普遍性的理论，对一切物质都适用，这是它的特点。在涉及某种特殊物质的具体性质时，需要把热力学的一般关系与相应的特殊规律结合起来。例如讨论理想气体时，需要利用理想气体的状态方程，等等。平衡态的热力学理论已经相当完善，并且得到了广泛的应用。
在自然界中，处于非平衡态的热力学系统（物理的，化学的，生物的）和不可逆的热力学过程是大量存在的，并且和许多重要现象有关。非平衡态热力学和不可逆过程热力学是正在发展的一个重要领域。见不可逆过程热力学。
热力学是从18世纪末期发展起来的理论，主要是研究功与热之间的能量转换。在此功定义为力与位移的内积；而热则定义为在热力系统边界中，由温度之差所造成的能量传递。两者都不是存在于热力系统内的性质，而是在热力过程中所产生的。
热力学第零定律：说明热平衡和温度的关系。 注解:假设物体A和B，个别与物体C达到热平衡，那么物体A.B.C三者两两互相达到热平衡。
热力学第一定律：能量守恒定律的一种特殊形式——在一个封闭系统里，所有种类的能量，形式可以转化，但既不能凭空产生，也不会凭空消失。
Eint = Eint,f − Eint,i = Q − W
热力学第二定律：孤立系统熵(失序)不会减少——简言之，热不能自发的从冷处转到热处，任何高温的物体在不受热的情况下，都会逐渐冷却。
△S≥0
热力学第三定律：不可能以有限程序达到绝对零度——换句话说，绝对零度永远不可能达到。 热力学系统是进行热力学分析的对象，可分成三种：
孤立系统(isolated system)：系统完全不与外界交换能量或质量。 封闭系统(closed system)：系统只与外界交换能量而不交换质量。 开放系统(open system)：系统与外界交换能量和质量。
热力学系统分类：
（1）敞开系统：与环境之间既有能量传递，也有物质传递；
（2）封闭系统；与环境之间只有能量传递，没有物质传递；
（3）孤立系统：与环境之间既没有能量传递，也没有物质传递；

D. 经典热力学的权威是谁

经典热力学的权威，你可以通过网络搜索一下去寻找仔细的相关资料。

E. 工程热力学有多重要怎样才能学好

工程热力学是学习热能，动力等工程的基础课，工程热力学、工程力学回、流体力学，是常见答的工科三大基础力学课，包括以后如果要可考研也是要考的。工程热力学在现在较热的航天科技中应用也很广泛。

可以通过以下方法学好：
1、工程热力学的公式相当的多，所以一定要自己理解这些公式该怎么用，记过公式。
2、主要上课的时候要认真听，真正听懂老师讲的东西，比自己看几个小时书来得扎实。
3、自己把公式整理一下，便于你记忆和灵活的运用。
4、还有就是多做点练习。
5、不明白的一定要请教老师。

F. 热力学第二定律在现代科技中的应用

实际用不到，很基础的东西，霍金那种人才会研究它

G. 有关热学在生活、生产、科技中的应用的资料

太阳能热水器的水温传感器，忘了是用的热敏电阻还是热电偶了，这个可以网络。好像是热电偶。

H. 华中科技大学怎么样，热力学与动力工程就业怎么样

美丽富饶的青海湖是我国面积最大的咸水湖。它又名库库诺尔，错鄂博，古称西海、鲜水和错温波等。库库诺尔蒙语意为青色的海。青海得名于北魏，因湖水清澈碧蓝
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I. 工程热力学应该怎样学

太重要了,工程热力学是学习热能,动力等工程的基础课,工程热力学,工程力学,流体力学,是常见的工科三大基础力学课,包括你以后如果要可考研也是要考的,工程热力学在现在较热的航天科技中应用也很广泛.
我现在在一个研究所做热力设计工作,发现平时要用的实在太多了,你是热能与动力的学生吧?这个课程学好了对以后的专业课帮助特别大,因为专业课就是建立在这些理论基础上的应用.现在很多院校对这门课程都开始的是双语教学吧?要学好就要好好看书,多做后面的习题,只有通过做习题才能更好的理解章节内容.
这门课以后的用处真的很大,如果你从事设计,研究开发,或者到电厂运行的话.
写了这么多,希望对你有帮助.