1900:游走在欧洲的物理学霸 第901节

  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!

  跑步进入

  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。”

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