關(guān)于逆轉(zhuǎn)能量耗散過程可能的討論()
根據(jù)熱力學(xué)第二定律和熵增加原理,能量在轉(zhuǎn)化過程中品質(zhì)逐漸降低,最終成為分散在環(huán)境中無(wú)法被有效利用的的內(nèi)能。由此,宇宙中可供人類利用的能源總量將持續(xù)減少,而目前沒有任何方法解決該問題,隨著社會(huì)的發(fā)展,能量耗散的負(fù)面影響將呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng),為一勞永逸的解決人類能源問題,本文試就實(shí)驗(yàn)角度,推翻熱力學(xué)第二定律與逆轉(zhuǎn)能量耗散過程提出可能。 靠主動(dòng)獲取信息干預(yù)系統(tǒng)的麥克斯韋妖未能成功推翻熱力學(xué)第二定律,但靠被動(dòng)獲取信息的呢?自然界其實(shí)一直存在這樣的麥克斯韋妖。首先說我們熟悉的布朗運(yùn)動(dòng),這是一種分子的能量被集中的現(xiàn)象,原本靜止的微粒(花粉)可以在分子(水)的碰撞下獲得動(dòng)能,實(shí)現(xiàn)內(nèi)能向動(dòng)能的自發(fā)轉(zhuǎn)變,即能量耗散的逆轉(zhuǎn)??梢哉f布朗運(yùn)動(dòng)的存在已經(jīng)證明了本文觀點(diǎn)的正確,但納米科技的發(fā)展,讓布朗運(yùn)動(dòng)被利用成為可能。 如圖1,若干單向?qū)щ姷男〗饘倨衫@自身的軸自由旋轉(zhuǎn),且始終與兩導(dǎo)軌接觸,。金屬片與導(dǎo)軌處在氣流(流體)氛圍中,導(dǎo)軌間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)。氣體分子的碰撞使金屬片運(yùn)動(dòng),切割磁感線產(chǎn)生同向電流,而金屬片的累加使電流可放大至可觀的大小。 有一種更具技術(shù)可行性的方法,便是利用選擇透過性膜分離液體的不同成分實(shí)現(xiàn)熵減,結(jié)合熵增趨勢(shì)可形成對(duì)外做功的循環(huán)。如圖2,充滿液體B的J型管兩端用只能通過液體A的選擇透過性膜封閉,J型管長(zhǎng)端浸在液體A中,A、B互溶,在長(zhǎng)端A因?yàn)殪卦鲒厔?shì)自發(fā)滲透過膜并擴(kuò)散至整個(gè)J型管,在短端,擴(kuò)散入B的A則在膜外側(cè)無(wú)阻礙的情況下受重力作用流出J型管,流回水槽,這樣,在循環(huán)中,系統(tǒng)源源不斷的將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為A的重力勢(shì)能和動(dòng)能,而對(duì)后者的利用是十分方便的,一個(gè)水輪機(jī)足夠了。 上述兩種方法均能無(wú)條件的(利用不同物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)不同溫度下的工作)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為易被利用的能量,逆轉(zhuǎn)能量耗散,實(shí)現(xiàn)能量集中。這兩種方法只是巧妙利用分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)做功的手段之一,不過兩者(尤其后者)目前實(shí)用價(jià)值相對(duì)突出。無(wú)論是為人類創(chuàng)造無(wú)窮的能源寶庫(kù),還是阻止眼下的全球變暖,這類能量轉(zhuǎn)化都極為重要,實(shí)現(xiàn)內(nèi)能集中的方法將開啟人類的一個(gè)新時(shí)代。