毛细现象和静电平衡 我没有考虑过毛细现象的永动机,它已经被热力学第2定理否定,它实际上是表面能转化为重力势能,如果想使用重力做工,必须克服表面能,所以不成立。
我讨论的静电平衡,它的力学机制是电荷的远程相互作用,对熵增有破坏作用,(熵增是局域的增加,比如扩散定律J=-D*dP/dx,D,dP/dx都是某一个位置的量,而电磁的远程相互作用使得整个扩散场相互影响) 你可以阅读下面的文章。
对于毛细现象的永动机,我作了热力学第2定理的评述,你也应该如此,不是所以的问题可以类比的。
带电物体的热力学
0。引言
静电平衡是研究带电导体达到稳定时的状态,现在的科学把它划在电学理论研究。其实
我认为可以用热力学研究,因为研究对象是大量做微观热运动的粒子组成,是热力学研究的
范畴。考虑热力学我们可以得到更丰富的东西,同时表明原有理论也存在一系问题。
1、原有理论只考虑了感应电流(传导电流),而热力学认为电场力、温度梯度、浓度梯
度、应力场。。(统称广义力)都会导致热力学输送,宏观可观测的量应该是它们相加的结果
。实际上电荷在导体表面通常情况下分布不均匀,原有理论没有考虑扩散问题。
2、当体系达到热力学平衡时,S=Smax,而电荷在导体上只分布在有限的表面,而且只决
定于导体的几何外形,压根没有把熵放在眼里。实际上电荷的分布满足电势能 U=Umin。
z注意电势能不是热力学里面的自由能,它只是其中的一部分。
3、一般来讲,S=S(T),从热力学的角度研究(S=Smax),那么电荷分布应该很受温度
影响(翻一翻热力学的课本,应该所以的结论应该包含温度影响),而实际电荷分布很少受温
度的影响,以至于我们的课本没有谈论这个问题。
我们如果对这些问题进行深入思考,可以得出静电平衡不等于热力学平衡,
这一问题在第2节中分析。我们先分析带电物体的热力学。
1 热力学第2定理的逻辑矛盾
热力学第二定理有许多表述,根据我的学习体会,描述为;孤立体系的热运动总是向着熵增
的方向发展,并达到熵极大,(稳定的平衡态)
热力学第二定理包含有两个内容:1,时间之箭的方向 2,时间之箭的目标
热力学第二定理对研究对象有个限制:孤立体系。下面的一个孤立体系,但是,热力学第二定
理在运用上却存在问题:> 桌面上有两杯水A B,水里悬浮有大量的电荷,外
界对它们没有作用,可以把它们整体看作孤立体系,由热力学第二定理得,体系应该有一个
稳定的平衡态。我们从部分看:比如A,它受到B的电作用,不能视为孤立体系,它有没有稳定
态,就很成问题。同样B也是如此。同一研究对象,可能存在不同研究结果,只能说明理论对
于这样的研究对象不适用。
这一体系有没有稳定态,得有物理方程确定,物理方程应该包含热和电
> 1 泊松方程
> > 2 波尔兹曼方程 p=A*exp(qu/kT)
求解方程是困难的,它是非线型的,从直觉上讲,有解的可能性小。
这实际体现了热力学第2定理只能适用于不存在远程相互作用的体系,比如教室里有两台内燃
机在工作,他们之间的相互作用只有万有引力,因为太小,产生的相互扰动可以忽略不计。我
们可以分别计算他们的热功转换。
但是万有引力在天体之间的相互作用不能不考虑,他同样会破坏体系的孤立性,任何一个星
系都受到其他星系的干扰,热力学第2定理不在适用,我想这可以对宇宙热寂论的一个回答吧
。
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1。2普朗克的热理论的问题
普朗克主要贡献是量子物理,但是他在热力学领域也有自己的见解,这些见解成为经典
热力学的组成部分。
下面是熵和热力学几率的关系的推导:普郎克发现孤立体系的熵和热力学几率存在单调
的变化,猜测熵和热力学几率存在如下关系:
> > S=f(W)
> > 设体系有独立的两部分,
> > S---------体系总熵 S1-------1部分的熵
> > S2-------2部分的熵 W-------总几率
> > W1-----1部分的几率 W2-----2部分的几率
> > 设S=S1+S2=f(W)
> > S1=f(W1)
> > S2=f(W2)
> > W=W1*W2---------(1)
> > 通过微积分运算,得到
> > S=k*In(W)----------(2)(参阅王竹溪《统计物理学导论》第2版)
几率关系W=W1*W2,要求体系的两个部分是独立的,是不是所有的物体都能满足?实际并
不如此,实际上,世界上存在破坏这种独立性的现象,比如桌面上有两杯水,(可以看作总体
系的两个部分,部分的划分是任意的)水里悬浮有大量电荷,两杯水之间存在远程相互作用,
独立性就没有意义,普朗克推导存在不足。
S=k*In(W)是热力学里面的一个重要的核心公式,他的推导出现漏洞意味原有热力学理
论应该做一个调整。
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