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        為什么熱水比冷水結(jié)冰快—非熱力學(xué)“另類”解讀

        2013-11-19 06:12:28劉榮逵
        科技創(chuàng)新與品牌 2013年1期
        關(guān)鍵詞:順流結(jié)冰另類

        文/劉榮逵

        1 “熱水比冷水結(jié)冰快”問題的由來

        2300年前,古希臘偉大的思想家亞力士多德就發(fā)現(xiàn),在室外寒冷的環(huán)境中,熱水比冷水先結(jié)冰。2000多年過去了,這個著名的謎題至今無人能給出確切答案。人們對于這個有悖直覺的現(xiàn)象,很容易懷疑它的真實性??陀^事實告訴大家:這是真的。

        上世紀(jì)80年代初,我曾研制成功冰激凌機,并獲得專利授權(quán)。當(dāng)時是用冰激凌液在冰箱冷凍室中制成冰激凌。加的水用過熱水也用過冷水,結(jié)果總是熱冰激凌液先結(jié)冰。后來用單純的水在冰箱中做冷凍試驗,熱水并不總是先結(jié)冰。但在冰箱里冷凍水的試驗結(jié)果,絕不能否定冬日室外熱水先結(jié)冰的現(xiàn)象。

        無論是亞力士多德發(fā)現(xiàn)的“熱水比冷水先結(jié)冰”,還是在冰箱冷凍室中熱冰激凌液比冷冰激凌液先凍成冰激凌,都是當(dāng)今已知的物理學(xué)和熱力學(xué)知識無法解釋的。

        2 熱力學(xué)理論解釋不了“熱水比冷水結(jié)冰快”的謎題

        按照熱力學(xué)第二定律,熱量只能從高溫向低溫順向流動,從來不反流。由于中間的溫度不能跳過,按照這條路,熱量流動只能使高溫的熱水順向降到冷水的低溫,再接著順向降到冰點,結(jié)冰。在同一降溫梯度中,降溫速度應(yīng)是相同的。當(dāng)高溫水降到原低溫水的溫度后,高溫水的就和原低溫水的降溫趨勢相同了。而這時,原來低溫水的溫度早已降得更低。水向冰點降溫時,低溫水總在前面領(lǐng)跑,高溫水總在后面尾隨??偸谴嬖诶湎?、熱后的順序。熱量單向、順向流動而從來不反流的熱力學(xué)第二定律,不支持“熱水比冷水先結(jié)冰”。從熱力學(xué)角度來看,說清這一問題已經(jīng)是走投無路。

        3 “熱水比冷水結(jié)冰快”是熱力學(xué)外的事件

        鑒于上述思路與客觀現(xiàn)實不一致,人們只好從熱量的順、反雙向流動中尋找答案。熱量雙向流動中熱量的反向流動就是熱量“反流”。在熱量同時雙向流動中,無論是熱水或是冷水,誰的熱量“反流”作用強,誰就可以先結(jié)冰??墒菬崃W(xué)第二定律明示:“熱量從來不反流”,這就是2300多年,人們用已知的熱力學(xué)知識,不能給出“熱水比冷水先結(jié)冰”的確切答案的原因。因此熱量“反流”和熱量雙向流動都不屬于熱力學(xué)范疇,而屬于非熱力學(xué)范疇,它們是熱力學(xué)之外的事件。這個事件向人類揭示出:只有物理學(xué)和熱力學(xué)的知識是不夠的,必須補上非熱力學(xué)知識的課。人們只有跳出熱力學(xué)的圈子,進入非熱力學(xué)的“另類”天地,去尋找解決問題的出路。這種“跳躍”當(dāng)然是沒有先例的。

        劉榮逵北京百慧生化制藥有限責(zé)任公司高級工程師

        4 跳出熱力學(xué)的圈子,用“另類”思維解釋問題

        驗證過相對論的英國著名科學(xué)家愛丁頓曾斷言:“如果你的理論違背了熱力學(xué)第二定律,我就敢說你沒有指望了,你的理論只有丟盡臉、垮臺。”他把熱力學(xué)第二定律,說成是“天經(jīng)地義”的“絕對真理”。

        人類發(fā)現(xiàn)熱水比冷水先結(jié)冰的事實已有2000多年,在這2000多年的時間中,人類始終不知道熱量可以反流,一直說不清熱水先結(jié)冰的道理。直到160年前,人類才發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)第二定律,但遺憾的是,它仍然說“熱量從來不反流”,于是人類仍然不知道熱量“反流”是“何物”,仍然說不清熱水先結(jié)冰的道理。

        事實上,熱量“反流”在實際上發(fā)生著,并且造成了“熱水比冷水先結(jié)冰”的結(jié)果。熱力學(xué)第二定律否定熱量“反流”的事實,怎能解釋熱水比冷水先結(jié)冰的道理呢?

        熱力學(xué)的規(guī)律是人為發(fā)現(xiàn),如果人為發(fā)現(xiàn)有欠缺,人們不會為了袒護人類自己的過失,而否定客觀事實。因此我們更尊重“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的準(zhǔn)則。本人在實踐中發(fā)現(xiàn)熱量“反流”的事實,這突破了熱量“從來不反流”的熱力學(xué)第二定律。突破熱力學(xué)第二定律的科學(xué)發(fā)現(xiàn),應(yīng)該是一項重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

        5 不“遵守”熱力學(xué)定律的熱量“反流”隱藏了幾千年

        在已知世界中,人們認(rèn)為:只有熱量一種能量可以流動,熱量流進物體,物體的溫度升高,熱量流出物體,物體的溫度降低。并且熱量只能從高溫的物體流向低溫的物體,熱量從來不反流。人們不知道有其他的能量對物體的進、出能改變物體的溫度。其實,這是人類對客觀世界的片面認(rèn)識,熱量并不是“從來不反流”。

        只要有熱量順向流動,就一定有熱量“反流”。只有熱量流動達到熱平衡點時,熱量順向流動才不再進行,熱量“反流”也才等于零。除了熱平衡點之外,熱量順流和熱量“反流”是普遍存在的。

        熱量“反流”是熱量順流引起的一種逆向反應(yīng)。事實上,熱量的流動都是熱量的順流與“反流”雙向合成(相減)的結(jié)果。由于合成的熱量流動方向總是與熱量順流方向一致,所以從表面看來,好像只有熱量順流一種流動,這使熱量“反流”隱藏了幾千年。

        “實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”,我在實踐中發(fā)明了測量熱量“反流”的裝置和方法,從而發(fā)現(xiàn)了熱量“反流”的事實。不僅發(fā)現(xiàn)中途換向的熱量流動中的熱量“反流”,而且發(fā)現(xiàn)了趨向平衡態(tài)的整個熱量流動中的熱量“反流”。并且把前者稱做“顯性熱量反流”,把后者稱做“隱性熱量反流”。實踐證明:在熱量流動中,熱量“反流”是熱量順流引起的逆向反應(yīng),熱量順流是普遍存在的,熱量“反流”也必然普遍存在的。

        6 熱量“反流”或熱量正、反雙向流動,是開啟解釋“熱水比冷水結(jié)冰快”千年謎題的鑰匙

        熱量“反流”與“物質(zhì)和冰點間的溫差”呈正相關(guān),100℃熱水與冰點間的溫差大于35℃的冷水與冰點間的溫差,100℃熱水向冷空間散熱、降溫時,“引”出來的水中熱量“反流”比35℃的冷水強。100℃熱水表面熱量的順、反向流動的合成結(jié)果,總使100℃熱水比35℃冷水表面熱量流失(空)得快、表面溫度下降得也快。這降低了100℃熱水表面的分子熵,造成100℃熱水表面先結(jié)成冰核,并通過冰核的“擴散”促成整個100℃熱水(比冷水)先結(jié)冰。這樣熱量“反流”或熱量雙向流動,就是開啟2300多年的不解謎題之鎖的鑰匙。

        熱量“反流”突破了熱量“從來不反流”的熱力學(xué)第二定律和人類頭腦中固有的思維定式,解放了人類的思維,解釋了“熱水比冷水先結(jié)冰”的千年謎題。

        責(zé)編/龐貝

        編后

        熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)基本定律之一,內(nèi)容為:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響;不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響;不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。

        熱力學(xué)第二定律說,物質(zhì)中或物質(zhì)之間的熱,只能從高溫向低溫順向流動,“從來不反流”,這等于規(guī)定了在已知世界中,物質(zhì)和熱不可能有可使熱量“反流”的對立面。

        劉榮逵在實踐中發(fā)現(xiàn)在自然(非人為)的情況下,存在熱量“反流”的事實。在熱量逆向流動中,并未發(fā)生或引起其他變化。而他做這一工作的初衷原于2008年初,中國科技館曾評選過人類歷史上最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和最偉大的技術(shù)發(fā)明。中國古代的四大發(fā)明無疑是中華民族對于世界文明的優(yōu)秀貢獻,可是在評選“科學(xué)發(fā)現(xiàn)”時,卻沒有一項與中國科學(xué)家相關(guān)。這表明中國十分缺乏“原創(chuàng)性”科學(xué)發(fā)現(xiàn)。劉榮逵說“熱量‘反流’的發(fā)現(xiàn),是中國的原創(chuàng)性、重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

        門捷列夫說:“科學(xué)的原理起源于實驗的世界和觀察的領(lǐng)域,觀察是第一步,沒有觀察就不會有接踵而來的前進?!?/p>

        刊登此文,意在開拓視野,拓展思路,鼓勵創(chuàng)新。至于文中觀點,限于條件,本刊無法證實,希望有志者參與探討。

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