國立台灣師範大學物理系 物理教學示範實驗教室(網站) 物理問題討論區 (黃福坤)
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近代物理 標題:熵的物理意義
1:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-04-23 03:39:07:

熵所以缺乏理論是源於科學家們不瞭解溫度。目前關於溫度的學問就好像關於量子的學問,科學家們都高高興興的去做“知其然”的工作,把“所以然”的追求放在一邊不管。我就來談談溫度的“所以然”。

一個物體的溫度是用來表示那個物體有多熱的。如果我們瞭解溫度我們就知道爲什麽在沒有外力作用的情況下熱祇能夠自動的由高溫傳到低溫,無法反向進行。既然話題的主角是傳熱,我們就集中精力來看看熱如何傳播。

熱是靠碰撞來傳播的。最常用來説明熵的“知其然”的例子是兩塊大小相同而溫度不同的鐵片放在同一個與世隔絕的系統媕Y去計算鐵片們的溫度變化,記錄傳熱過程。我就用這個例子,而且假設系統的空氣溫度就是兩個鐵片的平均溫度。

如果兩個鐵片不接觸,那麽我們就必須很有耐心,因爲祇依靠電磁波的熱傳播會很慢。那麽電磁波如何傳播熱呢?當鐵片的外圍電子和光子(或者應該用“電磁子”,我的光子在此代表所有的電磁波顆粒,包括不可見光。)碰撞的時候,如果二者能量相差不夠大,二者的能量在碰撞前後不變。

但是如果二者能量差夠大,那麽光子有可能把電子踢向比較高能量的軌道而自己則降低頻率繼續前進或者電子可以把光子踢向更高的頻率而自己則跌回較低能量的軌道;從而完成能量交換。這就是光電效應的結果。

與此同時,鐵片内部也會有能量交換。當外圍原子的電子能量改變以後,鐵片外層原子的電子能量會比相接内層原子的電子能量高或低,當内外層原子接觸的時候各自的外圍電子會碰撞,兩個不同能量(速度)的電子碰撞除了可以改變運動方向還可能改變能量;也就是,高能量的電子可以把低能量的電子踢向更高能量的軌道而自己則跌回較低能量的軌道。

時間慢慢過去,兩個鐵片的不同溫度就由那兩種傳播能量的方法給一點一點的拉近。久而久之,整個系統的溫度就大致相同,而兩個鐵片的溫度也就跟著相同。爲什麽熱無法自動從低溫傳向高溫?原因很單純,因爲我們所知道的全部兩種溫度傳播方法都是由高溫度的一方自動把熱能分給低溫度的一方,沒有倒過來進行的。

我們所知道的最後一種能量傳播方法就是兩個物體相撞。在這個過程中有一些熱的改變但是絕大部分的改變是在動能,也就是運動速度的改變。一個物體本身的能量可以因爲非接觸力的作用而改變;但是如果我們討論的是“在沒有外力的情況”,那個物體要改變溫度就祇能夠依靠碰撞。所以我們把所有溫度傳播方法分析過後的結果是,熱當然祇能夠由高溫傳向低溫;除非科學家們發現新的溫度傳播方法。

以上我對溫度的分析和目前科學家們的看法有一個不同。科學家們認爲電磁波的傳熱是透過被物體吸收和從物體產生新的電磁波;但是科學家們沒有辦法説明相關的詳細過程。我認爲光子衹有在物質和反物質相遇時被產生出來,而當光子和其他物體碰撞可以同時產生物質和反物質的時候則是光子消失的唯一情況。在這兩種情況以外,我認爲光子是不生不滅的。

如果我們選用的系統是真空的,那麽熱就沒有辦法透過任何介質來傳播。因爲沒有電磁波去碰撞鐵片。是的,真空系統的環境溫度也就無法測量。




[ 這篇文章被編輯過: John Huang 在 2016-04-23 04:20:00 ]
2:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-04-25 00:46:04: [回應上一篇]
以上我對溫度的分析和目前科學家們的看法有一個不同。科學家們認爲電磁波的傳熱是透過被物體吸收和從物體產生新的電磁波;但是科學家們沒有辦法説明相關的詳細過程。我認爲光子衹有在物質和反物質相遇時被產生出來,而當光子和其他物體碰撞可以同時產生物質和反物質的時候則是光子消失的唯一情況。在這兩種情況以外,我認爲光子是不生不滅的。


3:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-04-27 22:46:17: [回應上一篇]
各位對物理真相感興趣的朋友,我認爲光子衹有在物質和反物質相遇時被產生出來,而當光子和其他物體碰撞可以同時產生物質和反物質的時候則是光子消失的唯一情況。在這兩種情況以外,我認爲光子是不生不滅的。 您的看法呢?



4:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-01 08:56:24: [回應上一篇]
請問您的看法呢?


5:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-04 14:18:04: [回應上一篇]
各位對物理真相感興趣的朋友,我認爲光子衹有在物質和反物質相遇時被產生出來,而當光子和其他物體碰撞可以同時產生物質和反物質的時候則是光子消失的唯一情況。
在這兩種情況以外,我認爲光子是不生不滅的。 您的看法呢?



6:John Huang榮譽點數13點(大學理工科系)張貼:2016-05-29 22:07:42: [回應上一篇]
您好。我認爲光子衹有在物質和反物質相遇時被產生出來,而當光子和其他物體碰撞可以同時產生物質和反物質的時候則是光子消失的唯一情況。
在這兩種情況以外,我認爲光子是不生不滅的。 一個光子就以固定的真空中的常速c(光子的等速度率)在宇宙媕Y跑來跑去。
跑去的多吧,因爲沒有碰撞的話,光子就衹能前進;而這也是宇宙繼續膨脹的原因之一。至於爲什麽物質之間(和反物質之間?)會相互遠離,我不知道。
您的看法如何呢?




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