高山还在呀,老朋友了,呵呵。
我认为,热力学定律其实就是统计规律的体现。只是由于历史原因(历史上先有热力学定律,后有统计规律)许多人误认为热力学定律是独立于基础物理定律的规律,认为无法用理论方法导出。
实际上,应用统计力学可以导出全部的热力学定律,当然,必须在热力学极限情况下才严格成立。也就是说在粒子数无限多的情况下成立。这一领域的开拓者是吉布斯。(爱因斯坦也独立的得到了相同的结论,只是他发表的晚了一些。)
统计力学中常用的有正则系综(N、T、V)、巨正则系综(<N>、T、V)、微正则系综(N、U、V)。是建立在量子力学和统计学基础上的。
当考虑粒子数很少的系统的时候。热力学中温度的概念会逐步失效,这时候系统只能用微正则系综来描述,系统的状态取决于(N、U、V,也就是粒子数、能量、体积)这三个量,用温度来描述是没有意义的,当然,这时候传统的热力学定律也不会严格成立,因为热力学定律的本质是一种统计规律,只有在粒子数非常多时才成立。
我认为,热力学定律其实就是统计规律的体现。只是由于历史原因(历史上先有热力学定律,后有统计规律)许多人误认为热力学定律是独立于基础物理定律的规律,认为无法用理论方法导出。
实际上,应用统计力学可以导出全部的热力学定律,当然,必须在热力学极限情况下才严格成立。也就是说在粒子数无限多的情况下成立。这一领域的开拓者是吉布斯。(爱因斯坦也独立的得到了相同的结论,只是他发表的晚了一些。)
统计力学中常用的有正则系综(N、T、V)、巨正则系综(<N>、T、V)、微正则系综(N、U、V)。是建立在量子力学和统计学基础上的。
当考虑粒子数很少的系统的时候。热力学中温度的概念会逐步失效,这时候系统只能用微正则系综来描述,系统的状态取决于(N、U、V,也就是粒子数、能量、体积)这三个量,用温度来描述是没有意义的,当然,这时候传统的热力学定律也不会严格成立,因为热力学定律的本质是一种统计规律,只有在粒子数非常多时才成立。
呀,忘了说麦克斯韦妖了。
其实要想让快粒子和慢粒子自动分开,麦克斯韦妖必须先知道粒子的速度(或能量)而这个信息的获得过程是必须需要测量仪器或手段的,而测量过程会不可避免的影响系统,造成系统熵值的增加。一些科学家在这一领域研究过,即使考虑麦克斯韦妖,系统也不违背热力学第二定律。他们据此还发明了信息熵的概念,这一概念如今应用很广。
当然,前提是粒子数很多的极限情况,如果粒子数很少,热力学第二定律允许一定程度的破坏。记得很久以前的一个关于永动机的贴子里,就描述过这样的情况,利用布朗运动来违背第二定律。当然,经过论证,尽管这一理想实验的确违背了第二定律,但提供的能量实在是微乎其微,这个数量级的能量几乎不可能被应用。
其实要想让快粒子和慢粒子自动分开,麦克斯韦妖必须先知道粒子的速度(或能量)而这个信息的获得过程是必须需要测量仪器或手段的,而测量过程会不可避免的影响系统,造成系统熵值的增加。一些科学家在这一领域研究过,即使考虑麦克斯韦妖,系统也不违背热力学第二定律。他们据此还发明了信息熵的概念,这一概念如今应用很广。
当然,前提是粒子数很多的极限情况,如果粒子数很少,热力学第二定律允许一定程度的破坏。记得很久以前的一个关于永动机的贴子里,就描述过这样的情况,利用布朗运动来违背第二定律。当然,经过论证,尽管这一理想实验的确违背了第二定律,但提供的能量实在是微乎其微,这个数量级的能量几乎不可能被应用。
我对麦克斯维妖的认识和你还不太一样。
理论界认为测量要增加熵值是没错的。但是,根本无法证明测量的熵增会多于布朗运动所造成的熵减。举个极端的例子。比如做布朗运动的粒子象篮球一样大。那小妖造成的结果就会很客观。
理论界认为测量要增加熵值是没错的。但是,根本无法证明测量的熵增会多于布朗运动所造成的熵减。举个极端的例子。比如做布朗运动的粒子象篮球一样大。那小妖造成的结果就会很客观。
这就是我感到量子论最模糊的地方,所以我至今还不能理解量子论。
薛定谔猫的目的是将微观的结论扩大到宏观领域,从而将这一问题突出出来,实际上,他在本质上还可以归结到波粒二象性这一个二重疑难上。如果接受哥本哈根学派的解释似乎也没什么不对,可是……
就像一幅抽象画,这幅画没有完整的概念,从这部分看,似乎是这种事物,可画的其它部分却破坏这种印象,从另一部分看又好像是另一种事物,而这一部分又把整幅画面破坏了。我们总是在想,如果他们不是同时出现在一幅画里该多好呀……
可是,除了在这里发牢骚,什么都做不了……
薛定谔猫的目的是将微观的结论扩大到宏观领域,从而将这一问题突出出来,实际上,他在本质上还可以归结到波粒二象性这一个二重疑难上。如果接受哥本哈根学派的解释似乎也没什么不对,可是……
就像一幅抽象画,这幅画没有完整的概念,从这部分看,似乎是这种事物,可画的其它部分却破坏这种印象,从另一部分看又好像是另一种事物,而这一部分又把整幅画面破坏了。我们总是在想,如果他们不是同时出现在一幅画里该多好呀……
可是,除了在这里发牢骚,什么都做不了……
量子力学怎么会与热二有矛盾呢?矛盾律不能到处乱用啊,另量子力学本来就有着仁者见仁,智者见智的理解,现在的关键是看不出哪种解释具有绝对的压倒优势。而我则信仰由物质背景所确认的信息通道(物质运动理想)与信息传播过程二者不具有同一性,信息通道(物质运动交流的理想)在信息交流前就已经客观存在(不需要传播时间),对量子行为我有此独特理解,并且我自信这是一个正确的科学猜想。
信息通道(物质运动交流的理想)在信息交流前就已经客观存在(不需要传播时间)
这种想法的确很不错。量子的这种感知能力似乎真的与距离没有任何关系。
我是对量子论的态度是典型的实用论,我才不管什么乱七八糟的诠释呢,只要会用,只要好用就行了。
这种想法的确很不错。量子的这种感知能力似乎真的与距离没有任何关系。
我是对量子论的态度是典型的实用论,我才不管什么乱七八糟的诠释呢,只要会用,只要好用就行了。
呵呵……
中庸,俺现在还是觉得作普通人好……
那些烦心的事就交给那些老头子好了,现在的社会是信息爆炸,一日千里。如果不趁现在多学点短期内就能用上的东西,而是去搞这种一辈子都有可能出不来成果的基础研究,估计几年工夫俺就被淘汰了。
中庸,俺现在还是觉得作普通人好……
那些烦心的事就交给那些老头子好了,现在的社会是信息爆炸,一日千里。如果不趁现在多学点短期内就能用上的东西,而是去搞这种一辈子都有可能出不来成果的基础研究,估计几年工夫俺就被淘汰了。
4楼的
对了啊……你这么一说我才想起 布朗运动里面说的小分子不是一直在动吗?
不过我觉得它们的能量应该来自外界的热能吧。不是给它们提供能量(加热),布朗运动越明显嘛?所以我觉得这不违反热力学定律吧……或者说能量守恒
对了啊……你这么一说我才想起 布朗运动里面说的小分子不是一直在动吗?
不过我觉得它们的能量应该来自外界的热能吧。不是给它们提供能量(加热),布朗运动越明显嘛?所以我觉得这不违反热力学定律吧……或者说能量守恒
利用布朗运动作为微发电机在现实中实现不了,它仍然违反了热力学第二定律.请参见http://post.baidu.com/f?z=94662996&ct=335544320&lm=0&sc=0&rn=50&tn=baiduPostBrowser&word=%BF%C6%D1%A7%CC%BD%CB%F7&pn=33
是啊,27楼,我们讨论的都是第二类永动机,并不违背能量守恒。能量守恒(第一定律)是严格的定律,然而第二定律更像是一个统计规律,因此在极少数分子的水平上是允许很小程度的破坏的。
很久以前有位朋友利用布朗运动设计了一种永动机方案。可惜很快就被删除了。当然,我们现在讨论永动机并不是为了应用,也不是脑子坏掉了,而是因为永动机本身虽然没什么用,更不会有任何实用价值(因为提供的能量实在太小了),却可以帮我们更深入的理解理论。
那位朋友用了一种理想实验:江一个非常小的,只能单向旋转的叶片放入存在布朗运动的水中(在水中形成一些胶体粒子或者撒一点花粉),无规律的布朗运动中的粒子与水分子达到热平衡,然后布朗粒子在某一瞬间撞击叶片产生的冲击可以带动传动装置用来提升重物。
在经典热力学中,处在热平衡中的系统是完全不能通过系统自动降温来对外做功并不引起其他变化的,这是著名的开尔文热力学第二定律。第二定律还有其它的很多等价形式。第二定律在经典热力学中的地位相当重要,它的存在直接导致了熵函数的引入,而熵的概念在近代热力学和量子力学的发展中有很重要的推动作用。
然而经典热力学没有考虑到涨落,经典热力学的四定律建立起来的时候,电子、原子还没有发现,原子、分子等概念仅仅是化学家们的一些抽象符号,还没有获得正式的地位。
可是系统的热力学涨落的确是存在的,他的最典型、最直观的实验验证就是布朗运动。如果按照经典热力学,布朗粒子(花粉等)在热平衡的水中是不可能运动的。然而按照原子论,布朗粒子会和水形成热平衡体系,布朗粒子的平均动能(温度)会和水分子的平均动能完全相同。爱因斯坦曾经详细研究过布朗运动,为原子论的最终确立奠定了基础。
要下机了,未完待续……
很久以前有位朋友利用布朗运动设计了一种永动机方案。可惜很快就被删除了。当然,我们现在讨论永动机并不是为了应用,也不是脑子坏掉了,而是因为永动机本身虽然没什么用,更不会有任何实用价值(因为提供的能量实在太小了),却可以帮我们更深入的理解理论。
那位朋友用了一种理想实验:江一个非常小的,只能单向旋转的叶片放入存在布朗运动的水中(在水中形成一些胶体粒子或者撒一点花粉),无规律的布朗运动中的粒子与水分子达到热平衡,然后布朗粒子在某一瞬间撞击叶片产生的冲击可以带动传动装置用来提升重物。
在经典热力学中,处在热平衡中的系统是完全不能通过系统自动降温来对外做功并不引起其他变化的,这是著名的开尔文热力学第二定律。第二定律还有其它的很多等价形式。第二定律在经典热力学中的地位相当重要,它的存在直接导致了熵函数的引入,而熵的概念在近代热力学和量子力学的发展中有很重要的推动作用。
然而经典热力学没有考虑到涨落,经典热力学的四定律建立起来的时候,电子、原子还没有发现,原子、分子等概念仅仅是化学家们的一些抽象符号,还没有获得正式的地位。
可是系统的热力学涨落的确是存在的,他的最典型、最直观的实验验证就是布朗运动。如果按照经典热力学,布朗粒子(花粉等)在热平衡的水中是不可能运动的。然而按照原子论,布朗粒子会和水形成热平衡体系,布朗粒子的平均动能(温度)会和水分子的平均动能完全相同。爱因斯坦曾经详细研究过布朗运动,为原子论的最终确立奠定了基础。
要下机了,未完待续……
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