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杨振伟

新虫 (小有名气)

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[交流] 麦克斯韦妖：我回来了！已有7人参与

呵呵，在研究一些别的问题，牵扯到麦克斯韦妖，其实我也知道，麦克斯韦妖被驱除很久了，但是还是忍不住想知道一个新的模型到底哪里出了问题。
首先回顾一下麦克斯韦妖。为了批驳“热寂论”，麦克斯韦设想了一个无影无形的精灵（麦克斯韦妖），它处在一个盒子中的一道闸门边，它允许速度快的微粒通过闸门到达盒子的一边，而允许速度慢的微粒通过闸门到达盒子的另一边。这样，一段时间后，盒子两边产生温差。
然而，这个被证明是忽略了一些东西。麦克斯韦的思想实验中存在这样的一个缺陷，为了控制分子的穿梭，魔鬼本身是要消耗能量的，而这一点则是麦克斯韦没有考虑到的，因此热力学第二定律不成立这一论断是有问题的。
但是，我忽然想到一个问题，如果将布朗运动考虑进来，会有一个奇怪的模型出现，我们知道，布朗运动是液体和气体中都可以发生的现象，现在我们设想，如果在液体或者气体中，加一个磁场，在磁场之中引入一细小导体，导体与外部电路连接，形成回路，导体会因为布朗运动切割磁力线，产生电动势，此时，将有电流流出，这貌似复活了麦克斯韦妖，但违背了热力学定律，我想知道，问题出在哪里？

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1楼 2013-03-25 18:18:16

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望天

木虫 (正式写手)

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布朗运动是粒子的随机运动，所以产生的电动势将会自相抵消，从宏观方面来看并不会出现电势差。其实卡诺定理是可以打破的，也就是说在遵循热力学第一定律的情况下完全可以打破第二定律，但是需要涉及到一些微观的细节考虑，但原理很简单。先看这里http://www.doc88.com/p-50798179748.html的14-15页的例子，请注意一下，这个例子的证明过程的思路是对的，但很明显，证明的计算是错误的，因为在计算公式1和2时用了两个约等号，最后让这两个约等的结果等同起来，这种证明过程是及其不合理的，因此从另一个方面来看，也就是说，这个装置是可以在理想的状态下顺利工作的，只不过它的效率会非常的低，低到几乎可以忽略。不过如果通过改进的话，会有可能大大提高它的效率，对于这个我已经有自己的想法。让我们换一下思路：太阳光的光子的波长有长有短，我们能利用半导体将太阳能的短波长的光子加以利用（光电效应）；而空气中粒子的能量的分布也是不均匀的，我们也可以将空气中高能量粒子的能量给分离出来（热催化），但现在的问题是如何将这部分分离出来的能量进一步分离？如果这个问题可以解决，那么从环境中直接获取能量将不成问题。最后想说一句，热力学第一定律和第二定律在某种程度上是相互矛盾的。

[ Last edited by 望天 on 2013-3-26 at 13:43 ]