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对几篇文章进行综合分析
[楼主] 作者:刘武青  发表时间:2002/09/11 23:27
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对几篇文章进行综合分析 朱林先生的磁场影响物体温度实验及观点我在前数帖中进行了转帖,这里转帖胡杨斌先生、朱顶余先生、何沛平先生重力场影响物体温度的实验及观点。 物体温度的改变即是物体中的原子分子电子等的排列改变,磁场可以改变物体中原子分子电子等的排列,重力场也可以改变物体中原子分子电子等的排列。 磁场可以影响其它物体成为磁体。 但当温度升高到一定时,磁体就成为了非磁体。 而重力场影响物体的温度,即重力场可以将磁体影响为非磁体。 但温度高到数千度、数万度,原子分子电子等可以流动,即形成电流,又形成电磁场。 对以上文章进行综合分析,也可以得出电磁力与万有引力是同种力的结论。 证明了笔者《用原子、分子的排列方式来统一牛顿万有引力定律与库仑定律》一文的正确性。 电磁力与万有引力可以通过原子分子电子等的排列不同进行转换。 再将《磁场中的温度计作为铅垂》等文放在一起进行综合分析,还是可以得出电磁力与万有引力是同种力的结论。 也证明了笔者《用原子、分子的排列方式来统一牛顿万有引力定律与库仑定律》一文的正确性。 笔者经常讲,要说服不同意见的网友,最好的办法是拿出证据来,最好是实物,类似实验也可以。 刘武青,三个效应,http://cqfyl.diy.163.com 2002-9-11 ============================================================================================ 关于物体在重力加速度场中产生温差效应的实验报告 胡杨斌 ..A 导言 ..为了进一步认识地球内部火热现象成因之谜,也为了证实引力场和加速度场对于物体热力平衡的影响,本人设计了观测重力场中物体产生温差效应的实验。希望能够通过实验来向人们说明引力和非惯性系对于分子热运动的影响,以及希望借助于实验结果能够引起人们对于形象理学的更多关注。根据严格检查的实验技术和实验数据分析表明,引力加速度场中的热平衡系统不是一个严格的等温体或等温系统。地球表面重力加速度可以使 1.0 M 长的隔热铜棒上下两端产生约 0.12 K 的温度差。 ..从火山现象可以知道,地球内部是一个火热世界。人们也发现地壳地层越往深处越热,地球内部越深入地球中心温度越高。据推测地球中心温度为几万度的火热高温。对于地球内部火热现象和火热成因问题的解释,人们一般是认为存在于地球内部的放射性元素产生的热量能够维持地球内部的火热现象。根据地壳岩石的传热性能和地壳的厚度分布,我们可以推算出地球每时每刻通过地壳撒向外界的热量。但是,人们通过卫星观测显示地球内部没有那麽多的热量流向太空,大约观测到那个热量的一半数值。看来地球内部的热现象不是一个简单的问题。 ..根据人类现有关于热现象的知识,地球内部的火热物质组织必定通过整个地壳地层向温度较低的地壳外面传递着热量。且根据热传导现象的规律,热流穿过导热性能较差的地层(比如沙漠覆盖层)会产生比较集中的温差,然而在陆地地壳的很多地方,地层温度的异常分布以及或是恒温层逆温层的发现令人们困惑不解。就总体上陆地浅层地层每深入 1.0 KM 平均地热增温约 25 K,这一数值也是偏低的。热流穿过导热性能相对较差的浅层地层并没有留下比较集中的温差。陆地地壳似乎没有什么热流从其中穿过,地热现象在现有的热现象知识体系里是一个难以解释的谜。 ..在研究形象理论的过程中,我注意到热量的转移作为能量的转移的一种方式也必然伴随着物质的转移过程。根据形象理学的观点,所有形式的能量转移过程都是建立在实在的物质过程基础上的过程。我坚信能量过程是一个形式过程,实质上是一个物质过程,所谓的能量过程是人们思维的表述方式。一直来,人类的物理领悟是把物质转移与运动转移相分离。但是,如果人们坚信作为现象主体的物质不会因于能量的转移而湮灭,那么,根据近代物理实验发现的现象光与物质粒子的相互转换现象和运动物体的质量增加现象必定是由于包括热量在内的所有形式的能量转移都必然伴随着实像的物质转移过程这一事理,即所谓功质说。根据这一观点,机械功居然也是物质的转移过程。虽然,人们不能像观察玻璃管中的水流那样观察到机械做功过程中的物质传输过程。但是,如果我们坚信物质不可能被创生也不可能被消灭这一古老的物理学原则,则功是物质的传输过程这一思想观点则是可以理解的。从功质说的观点看,热质说依然可以成立。诚然,重新引进热质说不免在某些说法上的确显得有些多余,但是,如果自然物象的真实图景的确如此,那么只能说是我们人类的科学忽视了自然界某些隐蔽的物质运动方式。另一方面,如果我们能够克服把热现象当作一种纯粹的运动现象,并且相信热量拥有性质(惯性热效应和离心热效应)和热量拥有重量性质即热量拥有在星体的引力吸引下有着流向星体引力中心的趋势(引力热效应),那么,人类在这样一种新的热力观点上, 可以很好得解释令人困惑的火箭头部高温现象和令人困惑的地热现象。 ..我认为热既是运动也是物质,如果地球内部并不拥有热源而是和地球外面一样的温度,那么地球物质组织的热量在地球引力的作用下会沉向地层深处(地球表面的热量减少可以从来自太阳的辐射获得补充),直至形成地球内部的火热世界。因此,我认为引力对于热量的吸引作用是形成星体内部火热现象和星体能够保持内部火热现象不可忽视的原因。正是因为是引力拥有对于热量的吸引作用,导致星体普遍地拥有外冷里热现象和星体普遍地拥有一个内部火热世界,这并不依赖于星体是否拥有内部核反应热源。 ..考虑引力作用和非惯性系惯性效应对于分子热运动的影响,这里提出重力加速度场中的理想气体通过分子碰撞保持分子运动宏观平衡的条件是: v 是分子热运动速度,g 是重力加速度,h 是海拔高程,p 为气体压强,d 为气体密度。也就是说重力加速度场中的分子运动和碰撞过程是接力抛射体过程,随着高程增加,气体分子热运动速度以抛射体规律减小。但是实际气体由于对流运动并不完全符合这一规律。由实验进行估计不是理想气体的地壳地层处于热平衡状态下拥有每米 0.04 K 的地热增温,或者说重力加速度在地壳地层产生的热动力相当于每米 0.04 K的温差热动力。现给出地壳热传导方程式的修正形式: Q 代表热量、t 代表时间、K 代表岩石的导热系数、A 代表热流断面面积、T 代表温度、r 代表热量流动方向上的长度。在此基础上解释陆地地壳很多地方拥有地热增温却并不拥有传统意识中相应的温差热流以及近乎无关乎或者有背乎地层导热性能的地层温度梯度分布。 ..为了从实验上表明重力加速度对于分子热运动的影响以及由此产生的温差效应,我进行了很长时间的实验技术方面的研究工作和整个夏季的实验观测工作。根据严格检查的实验技术和观测数据分析表明,地球表面的重力加速度产生的温差效果是 1.0 M长的充分隔热的铜棒可以产生约 0.12 K 的引力温差。严格地说,理论上应该认为这不是纯粹的引力温差现象,而是重力加速度作为地球引力和地球自转造成的地面系统作为非惯性系的综合效果,当然地球的引力因素是主要的,地面上隔热物体的温差现象主要是引力温差现象。应该相信纯粹的引力作用下或者纯粹的加速场作用下,物体的这种热离效应都是存在的,即单纯的引力温差效应和简单地说热量的质量性质导致的惯性热效应的(包括离心热效应)的必然存在。火箭穿越大气层时产生的头部高温现象应是一类惯性热现象。当然,有兴趣的学者将热量的惯性效应以实验进行检验也无偿不可。想必这方面的实验技术并不十分困难。 .B 实验装置................................温度计 ....... 温度计 ..C 实验技术处理 ..本次实验由于临时找不到紫铜棒材料,以铜丝束代替紫铜棒进行实验。考虑到隔热和导热的不均匀因素,采用实验装置上下轮回倒置重复观测取平均值的办法来消除实验装置不均匀对称因素带来的温场干扰。署夏室内温度可以达到 33 ° C ,然而这依然达不到体温计的测量温度范围 35 – 42 ° C。采用体温计来观测主要是考虑体温计有足够好的灵敏度,体温计在放大镜下可以分辨出 0.02 ° C 的温度差别,用作实验的体温计 32 – 35 ° C之间的刻度由自己进行标贴。为了使铜丝束温度略高于室温,可以先将铜丝束通过阳光均匀加热。为免系统误差,实验中只用一只温度计,上下端轮回观测。 ....D 实验纪录(摘录) 部位 温度(°C) 纪录时间 正倒置 日期和天气纪录 上端 T1 33.72 13:40 正置   下端 T2 33.74 14.05 正置 1996.08.19 上端 T3 33.48 14.25 正置   下端 T4 33.54 14.45 正置 晴 上端 T5 33.54 15.26 倒置   下端 T6 33.36 15.48 倒置 室温 32.5°C 上端 T7 33.20 16.10 倒置   下端 T8 33.04 16.30 倒置   上端 T1 37.18 14:40 正置 1996.08.21 下端 T2 37.46 15.50 正置 少云 上端 T3 37.15 16.50 正置 室温 33°C 下端 T4 37.35 17.50 正置   下端 T8 34.30 20.07 倒置 1996.08.24 上端 T7 34.24 21.07 倒置 阴到少云 下段 T6 34.14 21.40 倒置 室温 31°C 上端 T5 34.08 22.18 倒置   ..E 数据分析 ...由于测量时间间隔比较均匀,可由下式估计铜丝束上下端温度差 ..DT = ( T4 - 3T3 + 3T2 -T1 + T8 - 3T7 + 3T6 + T5 ) / 8 ..8月19日测量数据分析结果 DT = 0.073°C,考虑隔热不理想(由实验装置温场分析得出)修正系数为1.4,自行标贴的刻度修正系数为0.07,估计隔热中的1.0M长的铜棒产生的引力温差是 DT = 0.11°C。8月 21 日和 24 日的实验加强了隔热措施,并使铜丝束温度尽量略高于 35 ° C,落在温度计本身提供的刻度范围。数据分析结果是 DT = 0.13 ° C,取平均值 DT = 0.12 ° C。 ..F 实验结论 ..实验采用了将实验装置轮回倒置重复观测取观测平均数值的办法,实验装置上下端不均匀对称造成的影响可以认为基本得到消除。隔热物体上下端温差现象是一件可以观测的事情。如果人们考虑到环境因素室温的不均匀因素是存在的,但是观测表明室温总是高处温度略为高于低处温度,不可能造成铜丝束下端温度比上端温度高出 0.13 ° C的原因。我认为隔热中的铜丝束上下端温度差是存在的,且是重力加速度场产生的温差效应,以及我们现有的温度热平衡概念在本实验得到确认后应予修正。 实验日期和实验地点 1996.07.06 – 1996.08.24,浙江仙居羊歌乐住所。 .报告日期: 1996.09.12 -------------------------------------------------------------------------------- ..联系地址: 317300 ..浙江省仙居县水利水电局.. 胡杨斌 ..Tel: 0576-7772722 .. ===================================================================================== 关于“重力场中气体存在温度梯度”的探讨 朱顶余 何沛平 内容提要:本文提出重力场中气体体系沿高度存在温度梯度的设想,并用分子运动论等知识进行分析,同时给出理想气体的温度分布导函数,探讨该问题可对“宇宙为何不热寂”和“地热的主要来源”等给出全新的解释。 关键词:引力场、温度梯度、熵、热寂、地热 前人已对重力场中的气体分子密度分布给出了函数关系,即所谓大气压公式,该公式描述了气体具有下部密度大于上部密度的规律。同时人们又假定重力场中气体温度分布是均匀的,气体温度不随高度而变化,本文对温度均匀的认识表示怀疑,提出重力场中气体温度分布也存在着下高上低规律的看法。现分述如下: 一、对重力场中气体沿高度存在温度梯度的分析 1、指导思想和方法 我们知道,玻尔兹曼是原子论和力学宇宙观的信奉者,并用分子运动和相互碰撞来研究热力学问题。重力场中气体沿高度是否存在温度梯度?我们也运用经典的分子运动论、统计物理和机械能守恒的思想进行剖析,这里忽略波动性把分子视为完全弹性球,将分子在空间的几率中心看着分子所处位置,虽从个别粒子进行研究,但强调统计平均结果。 2、在无重力场中小球“雨林”及气体分子的运动特点 ①、在无重力场中小球“雨林”的运动特点 如图1中,设容器中许多小球(完全弹性)作上下往复运动,形成小球“雨林”,因无引力势,根据机械能守恒定律,小球在任一处的速率都相等。 图1 图2 ②在无重力场中气体分子的运动特点 如图2中,设容器中装有理想气体(或稀薄气体),气体分子与上述小球“雨林”的主要区别在于分子之间存在着频繁复杂的碰撞。a、先考察分子在上下方向发生对心碰撞(完全弹性),设两相向碰撞的小球质量相等、速率相等,碰后两小球各自返回(如碰前速率不等,两球碰后会交换速率),这与小球不发生碰撞作单独运动一样,即这种情形等价于小球“雨林”;b、再考察分子的复杂碰撞,分子运动是三维的,在各个方向会发生偏心碰撞,这会出现分子的平动动能转化为非平动动能(转动、振动),也会出现相反的情形,根据能量均分定理,该容器中各个自由度上的动能平均值是稳定的,即在各个方向上平均速率相等,所以这两种情形出现的概率相等,表现出在A、B两个层面中既无密度差也无温度差。从统计角度看,偏心碰撞也等价于对心碰撞,又分子碰撞无动能得失(完全弹性),故碰撞体系等价于无碰撞体系;分子在上下方向的平均速率也相等,这也就等价于小球“雨林”。 3、在重力场中小球“雨林”及气体分子的运动特点 ①、在重力场中小球“雨林”的运动特点 如图1中,设容器处于自上向下的重力场中,且小球(完全弹性)作上下往复运动,根据机械能守恒定律,当小球逆着重力线方向运动动能渐减,顺着重力线方向运动动能渐增,当小球拥有动能较大时其势能较小,而小球动能较小时则势能较大。再设想容器内有众多的小球形成小球“雨林”(设按理想气体的一维速率分布),可以证明在这样的“雨林”中,任意一个水平面上小球的速率分布均符合一维麦克斯韦气体速率分布,且平均动能与势能之和不随高度而异,容器中B层小球平均速率大于A层小球平均速率,即容器中小球的速率存在着上小下大的梯度。 ②在重力场中气体分子的运动特点 如图2中,设容器处于自上向下的重力场中,容器中装有理想气体(或稀薄气体),A层的引力势高于B层的引力势,若追踪某个运动的粒子观察,当其朝着重力方向总是动能增加,而逆着重力方向总是动能减少。从大量粒子随机运动的统计平均结果看,当A层粒子进入B层时,粒子运动受重力作用使动能增加,相反,粒子从B层进入A层时动能减少,又碰撞体系等价于无碰撞体系,故B层粒子平均动能大于A层粒子平均动能,在重力方向当然就类似于上述小球“雨林”的情形。因温度是大量分子平均速率的体现,所以在群体上则表现为沿重力方向体系的温度渐增,反之渐减。如果装有理想气体的容器从无重力场移至有重力场空间,经过一段驰豫时间后,气体能形成下高上低的稳定的温度梯度和密度梯度。 4、重力场中气体沿高度存在温度梯度的佐证 对于本文的上述分析有人可能还会有疑问,对此我们只能联系物理事实来甄别。以气态天体为例:如果气态物质在引力方向不存在温度梯度,星体边缘与中心气体温度相等,且温度很高分子速率很大,而引力大小与距离星体中心的距离成反比,那么星体边缘的气体分子将摆脱引力的束缚而逸散殆尽,事实并非如此!所以说,气态天体一定存在着温度梯度,且外缘的气体分子平均动能应趋于零。 5、把重力产生温度梯度的特性推广到一切物系 上述是以理想气体为例进行分析的,那么引力作用于实际气体、液体和固体是不是也能产生温度梯度呢?笔者认为是肯定的,因为通常物质都是由分子(原子)组成,只要物质温度高于0k,分子(各粒子) 都处于热运动状态,气体各分子是无规则的、随机运动,没有固定的空间位置,而固体象理想晶体(如原子晶体),原子之间靠共价键(相似于完全弹性的簧) 连接,每个原子只能在平衡位置附近作往复运动(即热运动)。晶体在无重力场中各原子通过化学键的作用,各原子振动平均速率均衡;当晶体处在重力场中, 原子运动受到化学键和重力双重(叠加)作用。当原子向下运动时,原子压缩、拉伸其相连的“键簧” 时得到重力的帮助,故只须较小的动能即可;当原子向上运动时,不仅要压缩、拉伸其相连的“键簧”,还要克服重力的影响,故须较大的动能方可。已知理想气体在重力场中平均动能表现为上低下高的性质,而固体内虽存在结合力,但并不影响重力对分子的作用,固体处于重力场中仍等价于上述小球“雨林”的情形,其叠加效果仍会产生由重力场导致的温度梯度,即气体在重力场中产生温度梯度的性质是可以推广到凝聚态的。所以,重力产生温度梯度的特性适用于一切物系。 二、重力场中温度分布规律的给出 我们可以证明:重力场中成分均匀介质的温度随高度变化的关系式为: dT/dh=-mg(h)/Cp, [g(h)=GM/r2 ] (1) (1)式推导过程从略(因推导过程超出本文范围,加之篇幅太多)。 在匀强重力场中,其介质的温度梯度公式为: dT/dh=-mg/Cp, , (2) (2)式中m为摩尔分子质量,Cp为摩尔等压热容,对于单原子理想气体:Cp=(5/2)R,;双原子分子气体:Cp=(7/2)R,,金属:Cp=3R;R为普适气体常数,R=8.31焦/度·摩尔。(2)式说明介质的温度沿重力线存在一个温度梯度, 其中负号表示温度随着高度的增加而降低。 例题:在地球表面,100米高度的绝热空气柱,其上下温差是多少?(大气平均分子量为28.97) 解: 由(2)式处理得:ΔT=-(mg/Cp)Δh ΔT=-[(28.97*10-3*9.8)/(7/2)*8.31)]*100=-0.97(K) 地表的大气层实际温差平均值是0.6k,理论计算和实际大体接近,其差别可能是空气对流等 因素造成的。 三、对一些自然现象给出全新的解释 1、对宇宙不出现热寂的解释 过去,对于宇宙不热寂分别有涨落说和麦克斯韦妖说解释,但这些解释都不能令人信服。目前流行的大爆炸理论也对热寂作出解释,但这理论仍然是崇尚热寂的,只不过换过说法而已,该理论认为:对于一个静态的体系(或宇宙中的局部空间)总是趋于平衡态,但宇宙是膨胀的(看着气体膨胀),宇宙根本不能达到平衡态,所以宇宙不会出现热寂。笔者认为大爆炸理论的上述解释是错误的,不论宇宙是膨胀、收缩或静态,宇宙都不会进入热寂。因为星体引力在引力方向存在温度坡度,可发生两种情形:①、如果一个星系原是热均衡态,温度处处相等,在星体引力作用下,热量将向引力中心转移,使引力中心温度很高,而外围温度很低;②、如果一个星体与周围已形成温度坡度,这温度坡度是由星体引力大小和星体物质的分子量决定的,当外界施给热量的影响时,引力将始终维持一定的温度坡度,即引力在一段高度内温度差是恒定的。虽然高温星体把热量辐射到太空中,是形成热寂的主要途径,但不论是气态、固态星体的引力应竭力维持一定的温度梯度,故都具有云集太空中热量的功能,实现了热量的回流,所以宇宙永远不会出现热寂。 2、对地热来源的解释 地下热能储量巨大,相当于全球煤炭储量的1.7亿倍。前人对地热的来源尚无准确定论,目前主要有两种解释:①、地球内部的放射性元素蜕变放热,即原子能;②、地球在形成初期体积收缩挤压产生热量,笔者认为上述解释有一定的道理,但并不是产生地热的主要来源。如果是第一种,有两种情况:a、地热温度呈外低内高按一定梯度的分布,那热源必在地心,这不就是原子弹吗? 后果不堪设想;b、矿物分布通常遵循“物以类聚”的原则,如果地球内部的放射性元素分布(热源)与地热分布一致?显然这不合情理。如果是第二种,依据熵增原理,地心高温区热量应流向地表低温区,直至地表和地心温度一致,然而40多亿年也没有将地心凉透!我们研究认为:地球的重力常数和物质的分子量决定了地心至地表的温差,当实际温差大于或小于额定温差时,将通过热量的转移来调整,重力具有云集地表低温热能的能力,地热主要来源于外部空间。一些不具有核燃料的发光星体,可能也是运用上述机制获热能的。 四、综述 本文讨论的是理想情况,是指理想气体在无内外热源(无外来辐射)、无对流,且处于绝热静态引力场中的情形。而实际系统气体的温度分布是由各种因素共同影响的结果,如大气层中的平流层和热成层确出现反常的温度分布,这可能是其它因素占主导地位导致的,如平流层的下部分是臭氧层,臭氧对太阳光的吸热特性可能是形成上述现象的原因;又如热成层是大气层的第一道屏障,空气大量吸收太阳的热使该层上部迅速升温,这些现象都不能成为否定重力场中理想气体下高上低温度分布的普遍规律的理由。总之,重力场中气体不仅存在密度梯度,也存在温度梯度。本文虽通俗简单,但思路是科学明晰的(另一证明思路将由另文介绍),作者敢断言引力场中的一切物系均存在着稳恒的温度梯度这一结论(这是不服从熵增原理的)。 作者通过本文向世人提出一个推理性的猜想,即引力可以导致热量的转移“维持或修补”星体的温度坡度,直至达到稳恒状态,敬请有识志士对此观点给予甄别。 -------------------------------------------------------------------------------- 朱顶余:223405 江苏省涟水县保滩中学 何沛平:223400 江苏省淮阴市电视大学涟水分校 Tel:0517-2321673(宅) E-mail:lshpp@public.hy.js.cn ============================================================================================== 引力导致熵减初探 何沛平 朱顶余 提 要:本文运用经典的分子运动论知识,试图证明引力可以导致系统内熵减,并说明熵增原理是有局限性的。引力可使物体出现下层温度高于上层温度的现象,地球内部存在高温热源是这种现象的实例,地热主要来源于地表太阳能,是地球引力云集地表吸收的太阳辐射的结果,宇宙中的所有星体都具有这种特性。 关键词:引力、熵减 一、 在重力场中热运动的特点 为了使讨论简化又不失代表性, 这里讨论单原子理想气体在重力场中的热运动情况,并设重力场是均匀的,又假定气体分子不受其它力的作用,即忽略分子之间的相互作用力,这样单原子理想气体就象完全弹性球在重力场中作紊乱运动。 设该单原子理想气体分子分布在空间点阵上,如图所示,小园圈代表一个单原子气体分子,小园圈位置表示气体分子平均自由程的中点。由于气体分子不可能僵死地停在那个位置上,而是作高频碰撞,即作热运动。这里假设某两个相邻分子在沿重力线(图中带箭头的纵向平行线) ┆ °┆ ° ┊ ┆ °┆ ° ┆ ↓ °↓ ° ↓ 作往复运动,且发生对心碰撞,若各个原子的质量相等,且在碰撞刚接触时速率相等,根据动量、动能守恒关系,则碰后的两个分子速率亦相等,此后一个沿重力方向受重力作用作加速运动,另一个背离重力方向受重力作用作减速运动,当各自回到图中所表示的位置时,上面的分子速率必小于下面的分子速率,即恢复到原先各自在相同位置的速率,这仅是碰撞的一个回合情况,以后无论多少次碰撞也都如此,如图中自上而下分子的速率依次递增,对于任意碰撞过程在重力线上的分量均具有这种特征,宏观上表现为物质下层温度高于上层温度的稳定状态,这就是重力场中物质内部热运动能的分布特点。 二、引力与物质内部温度分布的关系 单原子理想气体在重力场中温度分布沿引力线方向有一定梯度(dT/dZ),即上层分子的平均动能小于下层分子的平均动能,这种不均匀的温度分布因引力场的存在能持久稳定下去。可将上述结论推广到一切实际物系,无论是气体、液体、固体物质它们在引力场中均存在一个沿引力方向的温度梯度。引力产生温度梯度,一方面与引力强度成正比,另外还与被作用的物质的分子量及比热有关,如大气层的温度梯度较小,而岩石层的温度梯度较大, 原因是岩石的平均分子量比大气的平均分子量大。我们的地球表层平均下降100米温度上升3℃,地壳底层约1000℃以上,大气层在竖直方向每100米相差0.6℃,这些主要是引力因素引起的。 引力不改变物质的内能,故原子的引力势能与原子的热运动能之和就不随地点而异。在地球表面, 根据能量守恒定律, 应有: (1/2)kdT+mgdh=常数, 对于变化范围不大时,则有: △T=-(2mg/k)△h 三、引力导致熵减 在小尺度空间,实验无法测出物体上下两端的温差,原因是分子的动能平均值远比它们在重力场中的势能大(加之周围介质的热交换),故忽略了分子所受重力的影响,所以理想气体微观模型把每个分子速率在各个方向的分量的平均值看着相等,由于忽略了重力的影响,导致了理想状态下得到的规律与宇宙中的一些现象不符,这就是熵增原理与宇宙中没有热寂迹象的矛盾。 1、引力导致的熵减是绝对熵减 熵增原理要求物体各部分的温度分布趋于均衡化,而引力在引力方向能破坏均衡拉开温差,这种现象就是熵减(严格地讲是指温度熵减小)。那么这是相对熵减还是绝对熵减呢?地球重力导致如绝热气柱熵减,是不是以地球本身产生相应的熵增为代价呢?分析如下: 我们把引力载体与承受引力的物体作总体一并考察,(由于引力机制比较复杂,我们不妨把引力载体看着黑箱),设引力载体参与某个可逆过程所产生的熵变为△S引, 而被承受引力作用的某体系的可逆过程的熵变为△S体,根据热力学第二定律,可逆过程总熵变为: △S总 = △S引+△S体 = 0 因为△S体=0(可逆过程),所以△S引=0,即引力载体内部不因其引力参与某个过程而使自身发生熵变,引力作用过程均为可逆过程,都是可以复原的。而承受引力作用的体系不管是否可逆,引力载体内部的熵变总是为零,因为引力是永恒的,不因其参与某些作用而改变物质的引力恒量。比如一个重物从某一高度下落,这过程引力释放能量转化为物体动能,若下落过程是无摩擦的(可逆的),这物体增加的动能等于引力所释放的势能,这并不引起引力载体内部的熵变。 引力能不能引起熵流呢?引力是不是热流的载体呢?绝热系统是指那些与外界没有热能交换的封闭系统,故引力不能引起绝热系统与外界热能的交换,引力不能引起熵流!所以说,引力导致的熵减属绝对熵减。 2、几个重要事实 ①、如果在地球表面和地壳深处各埋设一个热电材料,并用良导体相连,由于这两端材料存在着温度差,因而产生电位差及电流,这就是一个温差电源。这个电源工作的结果有拉平两电极温差的趋势,而引力却竭力维持这个温差,这就成为永恒的电源。这样一个永恒的温差电源到底消耗着什么资源呢?是引力资源吗?温差电源工作的过程是削弱引力的过程吗?显然不能!所以说,从地热取之不尽的角度讲,地球包括所以的星体都是“第二类永动机”,不过无法人为制造。 ②、宇宙无热寂迹象,如在太阳系中,尽管真空中的温度很低(微波本底幅射仅3K),并不因太阳加热45亿年而升温,没有一点热均衡的趋势。 ③、引力场使物质产生温度梯度,如地球内部存在着丰富的热能就是最好的证明。关于地热的来源过去有几种解释,一种说法认为地球是大爆炸的产物,地热是爆炸的余热,以及认为地热是地球形成时引力收缩做功形成的,若按熵增原理解释,40亿年足可以使地心凉透,然而没有!另一种说法认为地热来源于地球内部放射性元素的衰变,即原子能,已知地核温度高达5000℃,如果说这主要由放射性元素产生的话,那地球早就应爆炸,因它无法象核电站那样受控,所以说尽管放射性元素产生地热是可能的,但不是产生地热的主要来源,地热的主要来源是重力云集太阳能而得到的。 综上所述,引力实现了热量从低温物体转移到高温物体而不消耗其它资源,既不付出“其它代价”,也不留下“其它后果”。从“绝热气柱熵减”及相关事实看,引力导致的熵减属绝对熵减过程,是与熵增原理不一致的(绝热体系的熵永不减少),说明热力学第二定律既没有顾及引力作用、又是在小尺度空间总结出来的规律,是有局限性的。在小尺度空间引力对分子运动不起主导作用,是人或仪器很难观察到的,而在大尺度空间就不能忽视,严格地讲熵增原理只适用于无引力场环境(事实上宇宙中引力无处不在,因为引力没有屏障),对于有引力场环境,则适用于与引力线相垂直的平面上;而熵减现象发生在有引力场且在引力场方向上,熵减只有通过热传导方式才能实现,而热辐射和对流则不能。 恩格斯早就指出:“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径转变为另一种运动形式,这种运动形式中,它能够重新集结和活动起来。”我们现在初步认清了引力是集结太空热能的直接原因,引力拖住了熵长(实现了熵的循环),宇宙不会出现热寂,世界的末日不会来临。地球内部热能总量相当于全球煤炭总储量的1.7亿倍,地热主要是重力云集太阳的热能的结果,它既是火山、地震、温泉的动因,也是人类取之不尽、用之不竭的清洁能源。 -------------------------------------------------------------------------------- 何沛平 223400 江苏省淮阴市电视大学涟水分校 Tel:0517-2321673(宅) E-mail:lshpp@public.hy.js.cn 朱顶余 223405 江苏省涟水县保滩中学 ======================================================================================

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刘武青
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