新型热机改变内部热容发现新的热动力原理修改稿

liuyong111111 · 发表于 2011-2-25 21:47:04

本帖最后由 liuyong111111 于 2011-2-26 02:24 编辑

源自科技重新导报2010年25期chaodao2020@yahoo.cn

摘
要：新型理想热机是在卡诺热机的内部增加了固体物质的热机，这样可以归纳一个把单一热源的热量转化为有用功的逻辑形式：热机在循环过程中放入或取出固体物质可以改变内部热容，因此，它能够在循环中不断地把单一热源之中的热量转化为功输出，并且留下把固体留在高温之中的痕迹。然而，热机直接利用其内部固体物质的热胀冷缩等物理性质对外做功，也有改变其内部热容的效果，所以，它能够在循环中不断地把单一热源之中的热量转化为功输出，并且在不留下任何痕迹的同时输出了有用功。结果热机不仅把热量完全转化为功输出，同时产生消除熵的效应。分析首次发现了自然界还存在一个热动力原理。

关键词：卡诺热机
卡诺定理
查理定律
热力学第二定律 P—V图

1新型理想热机

图1是新型理想热机或系统。系统内部分为两部分：上部装有活塞，活塞下面装有理想气体，中部是一块导热良好的隔板把系统隔开为上下两部分，下部装有固体物质。可见，新型理想热机就是在卡诺热机的下部增加了固体物质。

图1 新型理想热机

卡诺热机的内部增加了固体物质后，我们可以利用固体物质随意改变它的内部热容。当卡诺热机没有增加固体物质时，其内部热容为理想气体的热容Cr气。然而在增加了固体物质后，其内部热容变为理想气体的热容Cr气和固体物质的热容Cr固之和即: Cr气 + Cr固

卡诺热机内部增加了固体物质后再进行绝热膨胀或压缩过程时，其内部的温度变化△T与活塞运动距离S的关系为：△T=
k×S× P÷Cr（式中△T温度变化，K：k关系常数：S活塞运动距离,m：P压强，kgf / m2：Cr内部热容，kJ/kg·℃。）令温度变化△T时，其内部热容Cr越大，要求活塞运动距离S越大。理想气体压强P越大，则要求活塞运动距离S越小。

如果再在理想条件下分析利用固体物质改变卡诺热机的内部热容，则逻辑推理可以证明膨胀与压缩两条绝热线能够相交：首先，取卡诺热机置于低温T2之中，在它的内部增加固体物质，使其内部热容Cr变大为理想气体热容Cr气的4/k倍（k关系常数）。让其从低温T2状态{P2、V2、T2}开始进行绝热压缩过程达到高温T1状态{P1、V1、T1}，设定活塞压缩运动距离为1米。先让其在高温热源T1之中进行高温恒温膨胀从热源T1中取热输出功，令活塞膨胀1/2米的运动距离。之后，把卡诺热机内部的固体物质取出，使其内部热容变小恢复到理想气体的热容Cr气。这时再让其从高温T1{P1/2、V1/2、T1}开始进行绝热膨胀过程，因为卡诺热机的内部热容变得很小，只有绝热压缩过程Cr的1/4k倍，那么活塞膨胀只需1/2
米余下的运动距离，最后就能够回到低温T2状态{P2、V2、T2}上复原。由于它的膨胀复原过程中存在高温恒温膨胀取热输出功。整个循环工作中其膨胀过程输出功大于压缩过程耗用功，所以，热机改变内部热容就能够从单一热源T1中取热输出有用功。在这个方式中热机能够复原，可以循环下去，它获得的效率逻辑上大于η，却把固体物质留在了高温之中，也是留下了痕迹，这个方式还不能证伪热力学第二定律。

卡诺热机增加了固体物质后，再进行绝热压缩或膨胀一定体积V，其热容Cr越大则温度变化△T越小。反之，其热容Cr越小则温度变化△T越大。如果热机直接利用内部固体物质的热胀冷缩等物理性质来对外做功，这样不会留下任何痕迹，同时也能够改变热机的内部热容：其压缩过程对外做功的温度变化等于增大热容，而膨涨过程对外做功的温度变化等于减小热容。结果热机不仅输出了有用功，同时还产生消除熵的效应。所以：热力学第二定律结论不成立。

我们对新型理想热机的循环工作进行分析时，首次发现了自然界存在一个新的热动力原理。

liuyong111111 · 发表于 2011-2-25 22:01:06

2新的热动力原理
新型理想热机简称新型热机，它在单一热源之中存在恒温膨胀过程、恒温压缩过程、绝热膨胀过程、绝热压缩过程。在这4个过程进行循环工作中，从逻辑上来提出新的热动力原理十分简单：就是新型热机在无摩擦和准静态条件下进行循环工作过程中，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，新型热机不仅把热量完全转化为功输出，同时产生消除熵的效应。注意；这样的准静态过程要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，本文之中它和可逆过程有区别。以下分析我们就在理想条件下的循环工作过程中来揭示新型热机的热动力原理。
图像000.jpg

图[1—1]新型热机的绝热可逆膨胀和绝热可逆压缩过程
图[1—1]所示，图1的新型理想热机从某一始态{P2、V2、T2}进行绝热可逆压缩过程a’达到某一终态{P1、V1、T1}，然后进行绝热可逆膨胀过程a。结果正好以相反的顺序重复绝热可逆压缩过程，从某一终态{P1、V1、T1}再回到某一始态{P2、V2、T2}上复原。但是在无摩擦和准静态条件下，图1中的新型热机进行绝热循环过程中，同时利用热机中固体物质的热胀冷缩等物理性质对外界做功，把热机内的热量转化为功输出，结果就不同于绝热可逆过程。关于利用固体物质的热胀冷缩来做功的方法是已有的经验。把图1之中的固体物质用没有弹性的金属螺旋装置替代，使金属的热胀冷缩出现更多的胀伸或收缩表现对外做功，金属中心点固定在热机内部，其热胀冷缩变量为：△L= α×△T×L 其中：△L是长度变化，m：α是线膨胀系数,m／mOC: △T是温差, OC: L是长度, m 。热机外面可以想象是金属胀伸推动或收缩拉动的齿轮做功装置。本文这样来揭示新的热动力原理。

图2 新型热机的绝热压缩过程始态图3 新型热机的绝热压缩过程终态
（1）见图2和图3所示，设新型热机从某一始态开始分别进行绝热准静态压缩过程或者可逆压缩过程，压缩一定体积V达到某一终态。热机得功-W (热机得功为负,做功为正、J)，其内能增加，由于内能是温度的函数，使内部温度升高变化如下:
（A），热机进行绝热准静态压缩过程，同时利用热机内部金属的热胀性质对外做功w。那么，热机从外界得功为 -W，由于金属同时又对外做功为w，内能增加实际上要小些为：△U准静态= -W +w，热机温度变化为△T’1。
（B），热机进行绝热可逆压缩过程，由于不利用热机内部金属的热性胀质对外做功。那么，热机从外界得功-W，这样内能增加为：△U可逆 = -W，热机温度变化为△T1，
比较（A）、（B）内能变化为：△U准静态＜△U可逆，因此△T’1＜△T1。可见绝热压缩过程热机利用内部金属的热胀对外做功w等于增大热机的内部热容。
再把新型热机绝热准静态压缩过程从始态到终态的P—V线，与它的绝热可逆压缩过程从始态到终态的P—V线放在P—V图上比较。

图4 新型热机分别进行绝热准静压缩过程和绝热可逆压缩过程的P-V线比较
图4的P—V图，表示新型热机从某一始态开始压缩一定体积达到某一终态，热机分别经过绝热准静态压缩过程b和绝热可逆压缩过程a’的P—V图。根据查理定律P=nKT（式中P为压强，kgf / m2；n为气体密度，g/L；K为常数；T为温度，K），新型热机经过绝热准静态压缩过程b要利用内部金属的热胀性质对外做功，或者绝热可逆压缩过程a’不利用内部金属热胀性质对外做功，这两种绝热压缩过程分别压缩相同的体积，达到终态时，气体的密度n相同，只有温度T不同。所以，在图4中，新型热机在绝热准静态压缩达到终态时的压强就要小于它在绝热可逆压缩达到终态时的压强。因此在图4中，热机经过绝热准静态压缩过程的P—V线b比热机经过绝热可逆压缩过程的P—V线a’来得平一些。

图5新型热机从终态进行绝热膨胀过程图6 新型热机绝热膨胀回到始态复原
（2）见图5和图6所示，设新型热机再从终态开始分别进行绝热准静态膨胀过程或者可逆膨胀过程，膨胀一定体积V回到始态。热机做功W，其内能减小，由于内能是温度的函数，使热机内部温度降低的变化如下：
（C），热机进行绝热准静态膨胀过程，同时利用热机内部金属的冷缩性质对外做功w。热机对外界做功为W，由于金属同时也对外做功为w，内能减小实际上更多一些为： △U准静态= W +w，热机温度变化为△T2’。
（D），热机进行绝热可逆膨胀过程，由于不利用热机内部金属的冷缩性质对外做功，热机对外界做功W，这样其内能减小为：△U可逆 = W，热机温度变化为△T2。
比较（C）、（D）内能变化为：△U准静态＞△U可逆，因此△T2’＞△T2。可见绝热膨胀过程热机利用内部金属的冷缩对外做功w等于减小了热容。
再把新型热机绝热准静态膨胀过程从终态回到始态的P—V线，及其绝热可逆膨胀过程从终态回到始态的P—V线放在P—V图上比较。

图7 新型理想热机分别进行绝热准静态膨胀过程和绝热可逆膨胀过程的P-V线比较
见图7的P—V图所示，其中表示热机从终态开始，膨胀一定体积V，热机分别经过绝热准静态膨胀过程c和绝热可逆膨胀过程a回到始态的P—V图。根据查理定律P=nKT，新型热机经过绝热准静态膨胀过程c要利用内部金属的冷缩性质对外做功，或者绝热可逆膨胀过程a不利用冷缩性质对外做功，这两种绝热膨胀过程分别膨胀相同的体积V，回到始态时，气体的密度n相同，只有温度T不同。所以，在图7中，新型热机经过绝热准静态膨胀回到始态的压强就要小于它经过绝热可逆膨胀回到始态的压强。因此在图4中，热机经过绝热准静态膨胀过程的P—V线c比热机经过绝热可逆膨胀过程的P—V线a来得陡一些。
（需要说明的是：新型热机在绝热准静态膨胀过程中的P—V线c所围成的梯形面积只是热机对外界所做的膨胀功，不能表现热机利用金属的物理性质对外界做的那部分功。所以在图7中的P—V线c用虚线表示。）从以上在P—V图上的分析结果可见, 新型热机在绝热准静态压缩膨胀循环过程中不仅利用了金属的物理性质对外界做了有用功，同时消除了熵——温差增大。）

liuyong111111 · 发表于 2011-2-25 22:06:36

3
新型热机的循环工作

以下为新型热机的循环工作过程在P—V图上的表现。见图8的P—V图，其中以绝热可逆过程的P—V 线a’、a作为参照。开始，新型热机从某一始态A点{P2、V2、T2}进行绝热准静态压缩。由于同时利用了热机内金属的热胀物理性质对外做功，已知其绝热线b来得（比a’）平一些。达到终态B点{P1、V1、T’1}后，同时消除了熵——温差增大。为了使热机能够回复到始态A点{P2、V2、T2}上，就先要进行部分体积的高温恒温可逆膨胀达到B’点，（B’点取决于金属的物理性质对外做功的量），然后再从B’点进行余下部分体积的绝热准静态膨胀。由于同时利用热机内金属的冷缩物理性质对外界做功，所以其绝热线c（虚线）来得（比a）陡一些。最后正好回到始态A点上{P2、V2、T2}复原，从而在P—V图上构成了循环。

图8
新型理想热机的循环工作过程

据能量守恒可知：新型热机利用金属的物理性质对外做功W热性质功，高温恒温可逆膨胀输出了有用功，故它每一次循环工作输出的有用功为：W有用功 = RT1ln V B’/ V B + W热性质功 =2 W热性质功。已知固体物质的热胀冷缩、热磁、热电这样几种物理性质，它们放入新型热机之中表现，必然要反映出自然界还存在一个热动力原理。现代出现了日本研制的“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。

结语：在卡诺热机之中放入取出固体物质改变热容或者利用金属的热胀冷缩性质对外做功改变热容，当两者改变的热容量相等时，热机的这两种循环工作过程中气体输出的最大膨胀功或者补偿最小压缩功（忽略或者不考虑利用金属的热胀冷缩对外做功w）完全等效。区别在于前者改变的热容表现为痕迹，后者改变的热容表现为有用功。痕迹和有用功只是表现形式的不同。

新型热机利用固体物质的物理性质对外界做有用功，卡诺热机利用温差对外界做有用功。两者利用的热动力原理不同。新型热机利用的热动力原理是：固体物质的物理性质可以使热完全转化为有用功，同时消除熵。

实际应用“无偏二极管”利用固体物质的热电性质在恒温中能够直接把热量转化为电流输出做功，这时，如果再把固体物质放在热机内进行机械的膨胀和压缩的循环工作就毫无意义了。所以：固体物质的热电转化可以省略机械的膨胀和压缩循环过程。上述固体物质的热电转化输出的电流特别微弱，难以实用。如果人工构建固体物质的热电转换能够在恒温之中达到实用，但是，实现输出获得实用的功率则需要几百年以后。今后，根据这个新型热机的热动力原理探索物理，人类就有希望在能源问题上得到解放。

参考文献

[1] 印永嘉、李大珍编：《物理化学教程》，高等教育出版社，1990年修订本。

[2]
靳海芹 ,王筠.热机及其效率研究[J] .湖北第二师范学院学报,2009,26( 8)

[3]董艳红.卡诺定理的证明[J] .佳木斯大学学报(自然科学版),2009,27(4)

[4]路俊哲 ,吴建琴 ,马晓栋.关于熵的理解上的几个问题[J].新疆师范大学学报(自然科学版),2007,26（1）

[5]李勇,熊琨.准静态过程中p-V图的应用浅析[J].中国科技博览,2009(26).

[6]吴建琴,马晓栋.循环过程的基本特征[J] .新疆师范大学学报(自然科学版),2008(2).

[7]孟振庭.热量概念的进一步探讨[J].陕西师范大学学报(自然科学版).

[8]日本新技术情报志[R].1983(10).

[9]徐业林.单一室温环境获得能量的研究[M]. 第一版.科学出版社,1988.

liuyong111111 · 发表于 2011-2-25 22:09:21

徐业林研究无偏二极管拒绝新的热动力原理遭遇失败经过的反思
1992年我在图书馆看到一本书《单一室温环境获得能量的实验与研究》，研读后引起我一件旧事，就是我发现了新的热动力原理因为想到没有实用性而放弃了，虽然这个原理证伪卡诺定理和热2定律，我还是以它没有实用价值而放弃（想回来，发现万有引力定律时又有多少实用性）。我分析无偏二极管通过改造可以成千上万倍提高其功率，但是估计这样仍然无法实用，我把新的热动力原理和这个想法和告诉了徐（业林）老师，但是他拒绝了。我原来判断徐老师要开发无偏二极管首先必须传播新的热动力原理，否则不可能成功。我采取几种可能不周全的形式和他联系，他还是断然拒绝。我想他也许是对无偏二极管没有兴趣了吧。后来我也全部放弃，且断绝信息。
事过20年，我突然在网上看到徐老师后来继续在研究无偏二极管，他改进了设计还亲自当众做实验验证，并且还得到媒体宣传，国家准备专项拨款3千万。徐老师十分清楚他所设计的无偏二极管是二类永动机，涉及到基础热力学，已知热2定律否定第二类永动机，并且是公认的判断标准，但是人们都没有发现热2定律那点有错误，他如果真能过关，就有新的传奇出现。结果何祚庥，方舟子提出异议，徐老师这时也没有想起有个青年证明了热2定律不成立，只是辩解说无偏二极管不涉及宏观的热力学定律，好不容易奋斗到这个地步，还是放弃成功路线，他一旦对阵热2定律片刻一切崩溃，转眼归于失败。何祚庥，方舟子的异议是正义的，类似于徐老师的第二类永动机有好几种，如果不能推翻热2定律这坐大山逻辑上不可接受，与何祚庥方舟子提出异议无关。故其逻辑思路导致他必然失败，蔑视热2定律让他戴上伪科学的紧箍咒，失败还伤及到支持他的人们，遗憾。据传徐老师已离世，不知道他悟过没有。平心而论，徐老师的理想何尝不是发自人类心灵深处的向往。徐老师，我，何祚庥方舟子三方都有误判，结果在科学上不能形成建树。
“新型热机改变内部热容发现新的热动力原理”同时证明卡诺定理和热2律不成立，这在逻辑上没有疑问。我能力偏科不全面，茫茫人海中邀请有意引导走出国门的物理研究学者共同完成，主要在于揭示出理想热机更深刻的意义——人类发现自己在能源方面能够得到解放。此后各自取得更合适创造条件。联系我chaodao2020@yahoo.cn。

drjiangbo · 发表于 2011-2-27 22:52:58

虽然不是很懂，但是在这里接触到了越来越多领域的科研工作者，顶一下！