عنوان
نگرشي نو بر اصل پايستگي انرژي و سيستم‌هاي فيزيكي
نويسنده اصلي
شهسواري، سعيد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
از يك ديدگاه، اين رساله منجر به استخراج بيان‌ها و فرمول بندي‌هايي نوين و جامع براي قوانين اول و دوم ترموديناميك با ايجاد و توسعه‌ي فضاي نويني تحت عنوان فضاي انرژي به منظور گسترش دسته معادلات فيزيكي حاكم بر سيستم‌هاي فيزيكي در تبادل انرژي با محيط پيرامون مي‌شود. همچنين اين رساله منجر به معرفي و فرمول‌بندي مفهومي بنيادي تحت عنوان ساختار انرژي در فرآيندهاي فيزيكي مي‌شود كه با تحليل آن مي‌توان بياني جامع بر مبناي مولفه‌هاي انرژي سيستم براي مفهوم بنيادين چندگانگي در فيزيك مدرن، استخراج شرط دوسويه‌ي حاكم بر ساختار انرژي سيستم‌هاي فيزيكي در فرآيندهاي فيزيكي، ارايه و فرمول‌بندي يك تعريف جامع براي انرژي ديناميكي به همراه استخراج شرايط سازگاري سيستم از معادله‌ي مربوط به انرژي ديناميكي، معادله‌ي مولفه‌اي عمومي براي فيزيك آماري و بسط براي معادله‌ي مبنايي آنتروپي بولتزمان، استخراج رابطه‌ي عمومي برگشت ناپذيري در ترموديناميك غير تعادلي و همچنين تعريف و بسط مولفه‌هاي برگشت ناپذيري را استخراج و بسط داد. همچنين بسط فيزيكي/مهندسي معادلات مربوطه از حيطه‌ي مكانيك سنتي تا مكانيك پيشرفته و همچنين از محدوده‌ي فيزيك كلاسيك تا فيزيك مدرن، از جمله ديگر دستاوردهاي رساله‌ي حاضر مي‌باشد.
به عبارت ديگر، اين رساله منجر به ارايه و بسط فيزيكي/مهندسي تئوري ساختار انرژي مي‌شود. همچنين كاربردهاي اصول، معادلات و ايده‌هاي اساسي تئوري مذكور، هم از ديدگاه مهندسي و هم از ديدگاه فيزيك مدرن مورد بررسي قرار گرفته و معادلات مربوطه در راستاي اين كاربردها گسترش داده مي‌شوند.ديدگاه ارايه شده در حقيقت نگرش همزمان به اصل پايستگي انرژي و قانون دوم ترموديناميك در تبادل انرژي بين سيستم و محيط پيرامون مي‌باشد. اين امكان توسط ايجاد فضاي انرژي فراهم شده و به واسطه‌ي معادله‌ي ساختار انرژي فرمول‌بندي مي‌شود. معادله‌ي ساختار انرژي با استفاده از مفهوم مولفه‌هاي انرژي مستقل، وابسته و فعال نشده بسط داده مي‌شود. بنابراين، مولفه‌هاي انرژي سيستم به همراه نحوه‌ي فعال شدن آن‌ها و همچنين ارتباط آن‌ها با يكديگر، مبناي اساسي براي بيان‌ها، فرمول‌بندي‌ها و معادلات اين رساله مي‌باشند.
نهايتا، لازم به ذكر است كه تئوري ساختار انرژي شرط جهت دار بودن، كه به عنوان يك شرط سنتي از ترموديناميك كلاسيك مطرح مي‌باشد و همواره مورد اطمينان بوده است را برقرار مي‌كند. همچنين تئوري ساختار انرژي با تئوري‌هاي ترموديناميك كلاسيك و فيزيك مدرن مقايسه شده و نشان داده مي‌شود كه اين تئوري پوشش دهنده‌ي مفاهيم اساسي در تئوري‌هاي كلاسيك و مدرن خواهد بود. همچنين با استفاده از مفاهيم و معادلات مربوط به تئوري ساختار انرژي، مثال‌هايي پايه و كاربردي بررسي شده و همچنين معادلات مربوطه با نتايج مورد انتظار مقايسه و بررسي مي‌شوند. يكپارچگي عميق حاكم بر معادلات تئوري ساختار انرژي، از ديدگاهي مي‌تواند آن را در زمره‌ي تئوري‌هاي يكپارچه‌ي مكانيكي قرار دهد. منتهي تفاوتي اساسي علاوه بر كليت و عمق يكپارچگي حاكم بين تئوري ساختار انرژي و تئوري‌هاي يكپارچه شده‌ي مكانيكي در اين است كه تئوري‌هاي يكپارچه‌ي مكانيكي در محدوده‌ي كلاسيك برقرار هستند، در حالي كه تئوري ساختار انرژي از محدوده‌ي مكانيك سنتي تا مكانيك پيشرفته و همچنين فيزيك كلاسيك تا فيزيك مدرن را پوشش مي‌دهد. با توجه به اينكه حالت اسمي ترموديناميكي، يك سيستم فيزيكي را به عنوان تابعي از توليد آنتروپي آن در فرآيند مورد نظر در نظر مي‌گيرد، از اين رو نظريه مكانيك يكپارچه (UMT) صريحاً يك محور خطي مستقل جديد را علاوه بر مختصات نيوتني x ، y ، z و زمان معرفي مي‌كند. اين در حالي است كه تئوري ساختار انرژي، اين مورد را با ارايه‌ي معادله‌ي ساختار انرژي، بطور مستقيم اعمال مي‌كند. همچنين صحت سنجي‌هاي كاربردي، مبنايي و تئوريك براي ديدگاه ساختار انرژي صورت گرفته و نشان داده مي‌شود كه اين ديدگاه نه از نظر مباني و نه از نظر معادلات، هيچگونه تضادي با تئوري‌هاي به اندازه كافي جا افتاده و پذيرفته شده‌ي ترموديناميك كلاسيك و مدرن ندارد.
شماره ركورد
212343
گرايش رشته تحصيلي
مكانيك جامدات
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان
استاد مشاور
مهدي سلماني تهراني
استاد داور
محمود همامي، عليرضا شفيعي، عليرضا شهيدي، مصطفي جمشيديان، محمد جود اشرفي
استاد راهنما
مهران مرادي