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摘录其意自王兆强著《两大科学疑案:序和熵》,广东教育出版社出版发行,1995.5. 所有熵概念均荒唐,只以首次提出此概念的克劳修斯为例进行批驳。 1850年,28岁的德国物理学家克劳修斯总结了卡诺(N.L.S.Carnot)等人对热机研究的成果首次提出了热力学第二定律,表述为:热量不能自动地从低温物体流向高温物体。 它是一个经验定律,只是语言表述,无严格的数学表达式,但其语言表述对所谓孤立系统来说是正确的。 1865年克劳修斯过了15年构造出一个数学函数: dS=δQ/T。 熵最早产生于热力学,热力学中有两个最基本的量:一个是热量Q,一个是温度T。热量Q和温度T 联姻产生“两子”:一个是热容量C=dQ/dT,一个是熵的微分式dS=δQ/T。热容量C和熵的微分式dS差别仅分母dT和T之分。 C=dQ/dT平淡无奇,而dS=δQ/T却无所不能! 下面以熵的浴缸模型来分析它是个什么东西(参见图示): 将水量增量比做热量增量δQ,即图中之水滴;将水位深度比做温度T;将水位增量比做dT;把浴缸截面积比做热容量C。这样,熵的微分式dS=δQ/T=CdT/T便可比做“浴缸”水量增量δQ=CdT与水位T的比值。这就是荒唐的“熵”的微分式的直观表达。 据热力学看,δQ是系统的交换热量,T是交换热量δQ时的瞬时温度,而“熵”的微分式就是δQ与T的比值。 进一步分析就看出其荒诞了:T称之为交换热量δQ时的瞬时温度,实际上却恰是交换热量δQ之前的瞬时温度;同样,δQ称之为瞬时温度T的交换热量,实际上也是瞬时温度T之后的交换热量。这样,熵的微分式dS=δQ/T实际上就是“温度T之后输入的热量δQ”与“输入热量δQ之前的温度T”的比值。——这就是其逻辑的混乱!即根据事件历史和逻辑学的统一,无论在时间上还是在逻辑上讲,δQ和T都是两个无关的量!两个无关的量的比值毫无意义!其不存在的比值关系也不存在其它函数关系!或者说犹如浴缸中水量增量与原来水位根本无关一样。 其实,从浴缸模型还可看出,即使T为输入δQ之后的温度,δQ与T也是两个无关的量;δQ仅仅与其中的dT有关。 由dS=δQ/T=CdT/T的最后分解式分析,同样发现dT与T无关:它们之间同样不存在比值关系,也不存在其它函数关系。这就犹如“浴缸”中的水位增量与原来的水位也根本无关一样。 热力学对dS=δQ/T中的T有两种不同规定:在可逆情况下,T规定为系统的温度;在不可逆情况下,T规定为热源的温度。前面分析是将将T视为系统的温度,若将T视为热源的温度而代入dS=δQ/T来求所谓系统熵度,则更是张冠李戴。 从热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述以及公式Δ Q=Cm(T2-T1)和C=ΔQ/ΔT看出,热量的产生只与两物体温度差ΔT=T2-T1有关,而与任何单一热源的T无关。而dS=δQ/T却似乎表明δQ与单一热源的T有关,或者似乎表明在单一热源情况下会产生热量的流动。然而根据热力学第二定律的表述这都是“不可能”,或者说熵函数的规定恰恰违背了热力学第二定律!因此熵函数是个荒唐的概念。 王兆强先生的热力学第二定律的数学表述为:在判断热传导方向方面“熵”概念并不比“温度”概念更好,在测定热转化率方面“熵”公式并不比卡诺定理中的效率公式更好。由此可构造一个改造的卡诺热效率公式当然它包含了温度: 0<η≤1-T2/T1<1 。 可看出此式可完全反映热力学第二定律的的本质: 1.此式可反映出热的传导方向,并可判断过程是否自然发生,它显示为克劳修斯热力学第二定律的语言表述: 当T1>T2时,有η>0,此时可发生自然热传导热量由T1流向T2方向; 当T1=T2时,有η=0,此时意味着不发生热传导,没有热量由T1流向T2方向; 若T1<T2时,1-T2/T1<,有η<0,与 0<η≤1-T2/T1<1或0<η<1有矛盾,说明不可能有热量自动从T1流向T2。 总之,η>0,可有热量由T1向T2流动;η=0,没有热量流动;η<0,热量流动不可能从T1向T2自然发生。 2. 此式亦可说明热的转化效率,其值为0到1之间的正数,它包括了开尔文对热力学第二定律的语言表述,即η<100%,并且当T1比T2越大,其转化效率也就越大。 |