万物如何运转:我们日常生活中的物理原理「pdf-epub-mobi-txt-azw3」

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书名: 万物如何运转:我们日常生活中的物理原理(第六版)【用“有趣”的原理解决“无趣”的问题!一本书治愈你的物理恐惧症!】

作者: Louis A. Bloomfield

书号: 9787121396779

格式: pdf-epub-mobi-txt-azw3

出版: 电子工业出版社

出版日期: 10月 2020

大小: 13.89MB

语言: 中文

物理学-普及读物

由于熵定律的影响,让房屋变凉快的唯一方法就是将热能和熵移到其他地方。如果你的附近有一个能够接收热量的寒冷物体,那就很容易转移热量。如果没有这种物体,那你就必须使用空调。空调会像所有热泵一样,以特殊的方式传递热量和熵,这种传递方式永远不会违反熵定律,而每个由物体组成的热孤立系统所含有的熵也永远不会减少。正如我们所看到的,空调降低了你家的熵,但提高了室外空气的熵,而且提高的程度更大。因此总体上讲,整个世界的熵实际上增加了。

检查你的理解#2:无中生有

人们在过去几个世纪以来都在尝试建造一种机器,这种机器能无穷无尽地输出有序能量,但却不需要输入任何有序能量。可惜,这种永动机违反了热力学定律。如果这种机器是热孤立的,那它违反了那条定律呢?如果它不是热孤立的,那又会是什么情况呢?

答案: 热孤立的永动机违反了能量守恒定律,而非热孤立的永动机则违反了熵定律。

原因: 热孤立的永动机明显违反了能量守恒定律。这台孤立的机器无法永远输出能量,最终一定会走到尽头。非热孤立的永动机可能不会违反能量守恒定律,因为它可以吸收周围的热能,但它却违反了熵定律。这台机器不能无限地吸收热能,然后将它以有序能量为形式输出。如果这台机器真这么做,它就会让宇宙的熵减少,所以也就违反了熵定律。虽然听上去让人惋惜,但永动机确实不可能存在于这个世界上。

泵送热量,使其流动方向与自然方向相反

尽管熵定律不允许热孤立系统的熵减小,但它确实允许该系统中的物体重新分配各自的熵。系统里的物体可以减少它的熵,但前提条件是其他部分的熵要增加,增加量至少要跟前者减少的量一样大。如果系统的其余部分变热了,那这种熵的重新分配就会让系统的某一部分变得更冷。

比如说,假设你家后院里放着一池冷水,你将水泵放入了浴缸之中,让它从室内的空气中吸取热量。当这池水变暖时,你的家就会变得更凉爽。这种热量的传递始自家中的热空气,终于池塘中的冷水,符合熵定律。综合系统总体的熵没有减少,实际上反倒增加了!

这里说的系统就是你的家和那池冷水。之所以会出现这种形式的熵增,是因为跟热的物体相比,热量会给冷的物体带来更多的无序。从你的家中流入池内的每股热量都会让池子的无序程度增加,虽然你家的有序程度也会增加,但增值却比不上它。


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