第二類永動機
| 第二類永動機 |
 |
第二類永動機,在熱力學第一定律問世後，人們認識到能量是不能被憑空製造出來的，於是有人提出，設計一類裝置，從海洋、大氣乃至宇宙中吸取熱能，並將這些熱能作為驅動永動機轉動和功輸出的源頭，這就是第二類永動機。從單一熱源吸熱使之完全變為有用功而不產生其它影響的熱機稱為第二類永動機。只有單一的熱源，它從這個單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功，而不引起其他變化。人們把這種想象中的熱機稱為第二類永動機。第二類永動機不可能製成，表示機械能和內能的轉化過程具有方向性。也是有能量輸入的單熱源熱機。
目錄
簡介
歷史上首個成型的第二類永動機裝置是1881年美國人約翰·嘎姆吉為美國海軍設計的零發動機，這一裝置利用海水的熱量將液氨汽化，推動機械運轉。但是這一裝置無法持續運轉，因為汽化後的液氨在沒有低溫熱源存在的條件下無法重新液化，因而不能完成循環。
1820年代法國工程師卡諾設計了一種工作於兩個熱源之間的理想熱機--卡諾熱機，卡諾熱機從理論上證明了熱機的工作效率與兩個熱源的溫差相關。德國人克勞修斯和英國人開爾文在研究了卡諾循環和熱力學第一定律後，提出了熱力學第二定律。這一定律指出:不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變為有用功而不產生其他影響。熱力學第二定律的提出宣判了第二類永動機的死刑，而這一定律的表述方式之一就是:第二類永動機不可能實現。
評價
1、第二類永動機研究的群體 與第一類永動機的研究群體不同，第二類永動機的研究者大多受到高等教育，甚至是專業的科研工作者。例如上海交大的副教授傅信鏞，中科院生物物理所的徐業林，漣水縣教育局的朱頂余、何沛平，山東棗莊的中學物理教師'賈傳瑞，業餘研究者席加站、崔立等都受過高等教育。
2、第二類永動機不是科研的禁區 熱力學第二定律作為一條經驗定律從來沒有經過嚴格的理論證明，沒有尋找到熱功逆轉的方式，是否就是永遠找不到?誰能下這個斷言?即使下了這個斷言又是可靠的嗎?很明顯不能，因為從邏輯上說不過去。因此我們不能把第二類永動機當做科學研究的禁區。尋找第二類永動機即使失敗了，也從各個方面加深了人類對熱力學的認識，也不是無用功。
3、最新的研究成果 由熱力學第二定律的建立是對微觀粒子的運動從有序到無序的方向性推斷確立的。因此研究者也是從微觀粒子運動的方向性入手進行研究的。
1、傅信鏞的磁電偏轉電池。在真空中有兩個電極，很明顯由於電子運動的無序性，某些能量高的電子能夠從電極上跑出來，在電極上加磁場，那麼由於磁場的偏轉作用可以使一個電極帶正電，一個電極帶負電。傅信鏞的研究曾獲得錢學森的支持。
2、徐業林的無偏二極管。
攻讀現代物理學出身的徐業林研究員，在經歷數十年的科學探索中，製成的"無偏二極管"是一種非常巧妙的微電子器件。它將兩塊金屬片，一塊為很平的鉻層，另一塊為有着很多小坑的鉻層，中間夾着半導體的硅層。它是利用環境溫度，將半導體中導電電子無序的熱運動，轉化成有序的電流。無偏二極管與負載電阻構成一個迴路，迴路中有一開關，平時總是斷開的，即與環境溫度是相通的、相等的。如果將它關閉，無偏二極管的溫度即行下降。可見，無偏二極管是通過環境溫度對二極管本身溫度下降的補償，利用巧妙的微電子結構而不斷運作的。
3、賈傳瑞的單一熱源熱電池。
金屬板單一熱源熱電池。
在同一溫度下，不同金屬的脫出功不同，這樣相對放置的兩塊金屬板，達到發射和吸收電子的平衡時一塊金屬板帶正電，一塊金屬板帶負電。
實驗見《發明與創新》雜誌2005年第5期《非溫差電現象的實驗探討》一文。
半導體單一熱源熱電池
利用半導體結電場的不對稱性，可以製成比金屬板效率高的半導體熱電池。賈傳瑞的單一熱源熱電池已申請專利。由於傳統認識的影響，雖然給出了數學推導， 但仍然未獲授權。
4、熱力學第二定律在引力場中不成立獲得確定性證明
熱會自發的從高溫物體傳給低溫物體，而不是相反也就是說熱具有自發拉勻的趨勢。在引力場中是否也一定成立呢?最新研究發現在引力場中空氣的溫度會自發的存在一定的溫度梯度。並且賈傳瑞，何沛平、朱頂余，席加站分別用不同的方式進行了數學證明。毫無疑問只要在引力場中空氣存在溫度梯度是自發過程，那麼熱力學第二定律在引力場中就不成立。因為我們可以把大氣溫差用溫差電池發電。大氣和溫差電池就組成了永動機系統。
具體數學分析見《發明與創新》雜誌2005年第六期《對熱力學第二定律的再思考》一文。
5、確定成立的析鹽永動機
上面一個利用反滲透與擴散原理的第二類永動機方案，被持有傳統觀點的人士否定了。毫無疑問提出利用反滲透與擴散原理的第二類永動機方案的人沒有想到重力場對糖水濃度會有影響。但否定的人並沒有說明影響到底有多大，通過數字說明影響到足以使反滲透不可發生。其實我們可以簡化思維:同等高度的的糖水和純水在糖水達到擴散平衡時存不存在某一深度恰好壓強差大於滲透壓的情形。如存在，則半透膜兩側的反滲透一旦發生則永不停止。如不存在，則"同等高度的的糖水和純水在糖水達到擴散平衡時，任意深度兩側壓強差小於滲透壓"成為定理。
其實這裡有一個更容易理解的析鹽永動機。我們知道食鹽的密度大於水的密度，食鹽放入水中會下沉，重力會對外做功，食鹽在海底溶解，然後擴散上升，在海平面我們把食鹽和水分離，然後再把食鹽放入海底·······這樣我們會得到淨功嗎?為簡化計算，我們假設海水是飽和食鹽水。一噸水可溶解360千克食鹽，如果以最節能的方式把食鹽和水分離需1.498X10000000焦耳的能量(低壓蒸餾水汽化的能量由水蒸氣冷凝放熱補充，外界所做的功是用於補充食鹽水和純水的飽和蒸氣壓之差所做的功)，360千克食鹽沉入10000米的海底可做功1.36X10000000焦的功。沉入20000米海底可做功2.72X10000000焦耳。因此如果海水足夠深是可以實現熱功逆轉的。但由於地球上最深的馬里亞納海溝只有11000米，因此析鹽永動機也只是理論上的第二類永動機。
6、滲透式永動機
假如:設上面半透膜兩側存在平衡P左=P滲+P右，則下面的半透膜兩側必不平衡:
P左+ρ溶液g△h>P滲+P右+ρ水g△h。因此這個裝置為永不平衡的結構。圖中箭頭為水分子的運動方向。
7、蒸髮式永動機
右圖一個回型容器里有個微孔篩，左側為水，而兩微孔篩之間為空氣。則下面篩孔的向上凸起的液面的內壓強大於外壓而易於蒸發，而上面的篩孔液面向內凹，內壓強小於外壓強而利於水蒸氣液化，這樣就造成了水分子的單向運動。
8、凸透鏡永動機
在一個恆溫的正方形黑盒子裡放一個凸透鏡，在放大鏡的焦點位置附近放一個黑體，由於凸透鏡對紅外線的聚光作用，黑體的溫度會比環境溫度要高，造成盒子內的空氣永不停息的對流運動。此時凸透鏡自動的形成了逆熵。[1]