突破热力学第二定律露机遇 催生中国第一诺贝尔奖得主

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源自科技创新导报2010年25期10页《新型热机改变内部热容发现新的热动力原理》本文作者是在没有任何假设条件下揭示新的热动力原理，读者首先要阅读“新”文内容，按照作者的思路理解才能认识新的热动力原理： “新”文实质是联系到固体的自然复原或自发序化等特性作用于热机的循环过程，然而，热2律和卡诺研究热机的循环过程的理想气体没有的自然复原或自发序化等特性。读者据此探索新型热机，可以成为诞生在中国的诺贝尔奖得主，这点不是主要的，主要在于人类从此在能源方面走向解放。

  卡诺定理和热2律仅仅是分析气体膨胀压缩过程得出来的结论。卡诺热机的循环过程中其内部热容只有2种变化情形：其恒温膨胀或压缩过程其实就是让卡诺热机的热容变为无穷大的一种情形，而绝热膨胀或压缩过程就是让它的热容变为最小的一种情形。仅仅从这2种情形来分析，那么任意两条绝热线不可能相交。就在它的内部加入固体物质后，产生了随意改变它的热容的新情形，使得绝热过程从始态到终态的P—V线可以被任意改变，结果是2条绝热线能够相交，具体方式有二种： 方式（1）把固体物质放入热机之中然后从热机之中取出，这个方式还没有违背热2律。由此引出方式（2）直接利用热机中的固体物质的热涨冷缩循环来对外做功，只有这个方式能够证明热2律不成立。
“新”文的讨论突破仅仅对气体分析的限制进而利用了固体的热涨冷缩对外做功——联系到固体的自然复原或自发序化等特性作用于热机的循环过程。新型热机内固体物质旁边的空腔可以想象是一个对外做功的齿轮装置。实际上固体的热胀冷缩可以释放很大力量，固体的升温热涨可以推动齿轮传动，固体的降温收缩复原还可以拉动齿轮传动——总是把热量转化为对外做功。

理想气体缺少固体物质那样的热涨冷缩——没有自然复原或自发序化的性质。当容器中的气体在没有外压（或大气压）时不论受冷与受热都会膨胀。气体降温之后不会冷缩复原（像固体热涨冷缩那样自然复原）。固体物质降温就要收缩。容器中的气体受外压时因为温度变化影响出现膨胀压缩平衡波动的收缩现象不是冷缩性质。气体的膨胀过程能够对外做功，如果要气体收缩复原必须靠外界克服气体的压力对气体做功来压缩气体才能复原，气体绝热膨胀然后压缩复原的循环在理想条件下的特征是具有可逆性。（根据查理定律P=nKT，针对一定密度(体积)的气体，当温度越高气体压力越大，这时，气体膨胀就可以对外界做更大的功。同样针对一定密度(体积)的气体，当温度越低气体压力越小，这时，外界只要对气体做更小的功就可以让气体压缩复原。高温膨胀、低温压缩就是形成卡诺热机效率η的思路。）
气体的绝热膨胀过程和固体的热涨过程都能够把部分热量转化为对外做功，二者在收缩复原上有明显区别，固体物质冷缩过程是自然的复原还能够把热量转化为对外做功而不需要接受外功在此露出端倪——固体的热涨然后冷缩复原可以使部分热量转化为对外做功。比较单一热源的气体绝热膨胀然后收缩必须靠外功作用来完成（绝热压缩过程）才能够复原——气体的绝热膨胀然后压缩复原不可能有热量转化为对外做功。固体和气体的这个区别反映了固体物质遵守一个不同于气体的新的热动力原理。这就是“新”文的物理基础和根据。

单一热源中热机内气体的绝热膨胀压缩复原和固体的热涨冷缩复原的热功转化差别：单一热源中气体的绝热膨胀然后压缩复原时热量不可能转化为功，然而固体的热涨然后冷缩复原可以使部分热量转化为对外做功。这个区别是否存在决定“新”文真伪。

因为单一热源的卡诺热机的绝热循环过程是不留痕迹的升温和降温，因此，固体物质必须放入卡诺热机之中，在理想条件下固体就随热机的循环过程也出现不留下任何痕迹的升温和降温，实现热涨冷缩循环。这样，如果利用热机内部固体物质的热涨冷缩循环来对外做功，固体可以使部分热量转化为对外做功，同时，还有改变卡诺热机的内部热容的效果——产生绝热膨胀过程和绝热压缩过程这2条绝热线相交,并且在改变它的内部热容的贡献中不留下任何痕迹。所以:热力学第二定律结论不成立。分析这一个改变热机内部热容方式的结论是：新型热机进行循环工作的4个过程中，同时利用热机内部固体物质的热胀冷缩等物理性质对外做功，这时，新型热机的循环工作不仅能够把热量完全转化为功输出，同时产生消除熵的效应。这个结论没有丝毫问题。这样的分析只是为了揭示新的热动力原理。实际上也不会真的利用固体的热涨冷缩来不停地对外作功。

大多数物质（例如气体）都不具有自然复原或自发序化的性质，它们遵守热2律趋向熵增，同时少数固体物质的热涨冷缩、热磁、热电却具有自然复原或自发序化性质，它们放入新型热机之中作用，能够消除熵，反映出自然界还存在一个热动力原理，这点请读者深思。现代又出现了一类新型热机和装置,如日本研制的“热磁发电机”、中国制造的“无偏二极管”都应用了这个新的热动力原理。

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反思卡诺热机的研究不是为了指导人们在实践中如何提高热机对热能的利用效率，而主要是从热功转化的普遍形式上揭示客观世界，我们的世界观要和客观世界相符合。卡诺指出热机的最大工作效率不能大于η蕴含热2律的热寂世界观。以前人们感觉这个世界观违背事实，但是没有能够从热功转化的普遍形式上证明这个世界观根本是错误。

物理学苑

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