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关于逆转能量耗散过程可能的讨论()

2022-07-30 21:36 作者:虚空之孤寂  | 我要投稿

根据热力学第二定律和熵增加原理,能量在转化过程中品质逐渐降低,最终成为分散在环境中无法被有效利用的的内能。由此,宇宙中可供人类利用的能源总量将持续减少,而目前没有任何方法解决该问题,随着社会的发展,能量耗散的负面影响将呈几何倍数增长,为一劳永逸的解决人类能源问题,本文试就实验角度,推翻热力学第二定律与逆转能量耗散过程提出可能。 靠主动获取信息干预系统的麦克斯韦妖未能成功推翻热力学第二定律,但靠被动获取信息的呢?自然界其实一直存在这样的麦克斯韦妖。首先说我们熟悉的布朗运动,这是一种分子的能量被集中的现象,原本静止的微粒(花粉)可以在分子(水)的碰撞下获得动能,实现内能向动能的自发转变,即能量耗散的逆转。可以说布朗运动的存在已经证明了本文观点的正确,但纳米科技的发展,让布朗运动被利用成为可能。 如图1,若干单向导电的小金属片均可绕自身的轴自由旋转,且始终与两导轨接触,。金属片与导轨处在气流(流体)氛围中,导轨间存在匀强磁场。气体分子的碰撞使金属片运动,切割磁感线产生同向电流,而金属片的累加使电流可放大至可观的大小。 有一种更具技术可行性的方法,便是利用选择透过性膜分离液体的不同成分实现熵减,结合熵增趋势可形成对外做功的循环。如图2,充满液体B的J型管两端用只能通过液体A的选择透过性膜封闭,J型管长端浸在液体A中,A、B互溶,在长端A因为熵增趋势自发渗透过膜并扩散至整个J型管,在短端,扩散入B的A则在膜外侧无阻碍的情况下受重力作用流出J型管,流回水槽,这样,在循环中,系统源源不断的将内能转化为A的重力势能和动能,而对后者的利用是十分方便的,一个水轮机足够了。 上述两种方法均能无条件的(利用不同物质可实现不同温度下的工作)将内能转化为易被利用的能量,逆转能量耗散,实现能量集中。这两种方法只是巧妙利用分子无规则运动做功的手段之一,不过两者(尤其后者)目前实用价值相对突出。无论是为人类创造无穷的能源宝库,还是阻止眼下的全球变暖,这类能量转化都极为重要,实现内能集中的方法将开启人类的一个新时代。


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