哪怕是第一定律,虽然也有人质疑,但是无数次的实验都证明了其正确性。
这反而使得它更加深入人心。
而且,这三大定律在普通人中的知名度不高,很多人都没有听说过。
但是,热力学第二定律就完全不同了。
它应该是四大定律中最为著名的定律了。
在后世,第二定律是无数民科大神群雄争霸的战场。
无数天马行空的想象力在此碰撞,好不热闹。
而热力学第二定律之所以会引起这么多的关注,一切都因为三个字:永动机!
永动机分为两种:第一类永动机和第二类永动机。
第一类永动机是指在不消耗能量的情况下,机器持续做功。
这显然违背了热力学第一定律。
“又要马儿跑,又要马儿不吃草。”
这怎么可能嘛,与人们的常识就不相符。
比如达芬奇就曾设计过一个经典的永动机。
一个轮子里有很多金属小球,其中右边的重球比左边的重球离轮心更远。
那么,在两边重力不均衡的情况下,轮子就会一直转动。
很显然,这是不可能实现的。
因为达芬奇没有考虑到摩擦损耗的问题。
摩擦消耗的能量也是系统的一部分。
因此,第一类永动机很好识破,而且很快就没有人再研究了。
但是第二类永动机就不同了。
首先,它是符合热力学第一定律的。
其次,它虽然违反了热力学第二定律,但是第二类永动机本身非常具有迷惑性。
第二类永动机是指机器从单一热源吸收热量,并且全部转换成功。
乍一看,这似乎没什么问题啊。
第二类永动机完全符合能量守恒定律,只不过热功转换效率是100%而已。
虽然这个效率确实太高太完美了,自然界很难见到。
但很难并不意味着没有。
比如,正反物质湮灭的效率也是100%啊。
这说明宇宙并不禁止转换率100%的行为。
因此,很多人都在追求第二类永动机。
他们认为现在造不出来只是技术没达标,以后肯定能实现。
19世纪当时的人们也是这样想的。
很多人甚至物理学家都希望推翻第二定律。
因为一旦推翻,就意味着实现第二类永动机成为可能!
人类将获得永不枯竭的能源!
这是何等令人心潮澎湃的伟大突破啊!
在后世,有人做过测算。
地球表面共有10亿立方米的海水。
以海水为单一热源,哪怕仅仅把海水的温度降低0.25℃。
那么放出的热量转换成的电能,将足够人类使用一千年。
这还要啥核聚变啊!
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因此,当李奇维提出“热力学第二定律一定正确吗?”的疑问时。
所有人都震撼了。
“哦!上帝啊!布鲁斯教授不会是想推翻第二定律吧?”
“这真的可能吗?”
“课本上说的很明确,热力学第二定律也经过了很多实验验证,应该不可能错吧?”
“有什么不可能,牛顿力学都被布鲁斯教授推翻了,第二定律又怎么了!”
“.”
众多学生兴奋不已,议论纷纷。
在他们心中,布鲁斯教授提出任何理论都不足为奇。
颠覆区区热力学定律,不在话下!
奥本海默、汪德昭等天才们也神色激动。
虽然他们内心认为第二定律不可能被打破。
毕竟它已经经受住那么多的实验了。
但毕竟是那个男人啊!
对方就是奇迹的代名词!
然而,郎之万、德布罗意等大佬们却相视一笑。
“布鲁斯教授肯定又在诈这帮学生了。”
“他应该是想借此提出麦克斯韦妖这个第三神兽吧。”
“它到现在都还没被解决呢。”
大佬们果然没有猜错。
在众人的期待下,李奇维笑着说道:
“我并不是第一个发出疑问的人。”
“在我之前,已经有很多物理大佬都产生过这样的质疑。”
“因为热力学第二定律太重要了。”
“它的内涵也太丰富了。”
“况且,它还和很多人心心念念的永动机相关。”
“在座的你们,估计大部分人并没有真正理解热力学第二定律。”
“今天借这个机会,我正好给你们讲一讲。”
“第二定理是参与物理学家人数最多,表述也最为复杂的热力学定律。”
“第一种表述,也叫克劳修斯表述。”
“即:热量不可能自发地、不付出代价地从低温物体转移至高温物体。”
“这是从热的传导方向来表述的。”
“比如,大家都喜欢的冰箱就是这个原理。”
“你想制冷,那么就必须使用额外的电能,把热量从低温的冰箱内部转移到高温的冰箱外部。”
“克劳修斯表述和我们的日常经验很符合。”
“比如一杯凉开水放在那里,它不可能越变越热,只会越变越凉,最终和环境温度一样。”
“第二种表述,叫开尔文表述。”
“即:不可能从单一热源取热,把它全部变为功而不产生其它影响。”
“这是从能量消耗的角度表述的。”
“开尔文表述也说明了第二类永动机是永远不可能实现的。”
“因为吸收的热量不可能全部变为功。”
“注意,这个表述并非是严格的理论推导,而是在大量实验基础上得到的经验性公理。”
“卡诺发明提出的热机效率理论,是其坚实的基础。”
“但正因为开尔文表述是在实验基础上发展而来的公理,所以很多人就认为它不一定完全正确。”
“这就是第二类永动机目前盛行的原因。”
“谁能发明第二类永动机,谁就推翻了热力学第二定律。”
哗!
台下众人眼神火热。
这个时代,热力学第二定律的正确性并不像后世那么根深蒂固,无人质疑。
哪怕在学术领域,也存在不少质疑。
“克劳修斯表述和开尔文表述是等价的,都代表了热力学第二定律的内涵。”
“这时,估计有人好奇。”
“咦,不是说麦克斯韦妖是和热力学第二定律有关吗?”
“怎么两大表述中没有出现麦克斯韦的身影呢?”
“别急。”
“这里,就要提到热力学领域另一个至关重要的概念:熵。”
“在我看来,一位对熵一无所知的人文学者,和一位对莎士比亚一无所知的科学家同样糟糕。”
“熵理论对于整个科学来说,或许都是第一法则!”
哗!
众人震撼!
他们想不明白,布鲁斯教授为何对熵有如此之高的评价。
“1865年,克劳修斯在研究热力学的时候,发现了一个新的宏观状态函数。”
“他用公式表示为dS=dQ/T。”
“其中,T表示系统的温度,dS表示系统的熵变化,dQ表示系统熵变过程中的热量变化。”
“这个公式表示,如果系统的温度不变,那么加入系统的热量会导致系统的熵发生改变。”