作业帮 > 物理 > 作业

热能会自发由低温物体传向高温物体?(这会违反能量守恒,因为温差能发电)

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/21 17:48:09
热能会自发由低温物体传向高温物体?(这会违反能量守恒,因为温差能发电)
如图,在真空中有一大一小两个等温度的物体,我化了两种情况,上面的是用两个凸透镜,下面的是用两个凹面镜.
物体在真空中会向周围释放电磁波,即热能辐射(温度大于0开的物体,高于环境温度的物体就会发辐射),两个温度相同的物体在真空中释放辐射的多少与它们的质量(大小)有关,如果一大一小的两个温度相等的物体在真空之中
再用两个凸透镜或者两个凹面镜改变光路,热能就会自发的由大的物体传到小的物体哪怕大的物体温度低于了小的物体!
而且,面镜透镜一起用的话,就构成封闭的空间——即一个物体发出的全部辐射都会传到另一个物体上,最后小的物体的温度就会高于大的物体.(直到小的物体温度高到某一程度,发出的电磁波频率高到某一程度热传递才动态平衡)
还有,关于面镜不可以完全绝热那些可以不用考虑,因为用数学的话来说,它的极限就是完全绝热,这个模型可以尽量理想化
=========================================================================================
    听你说这么一说,简直是个大天才!很想和你交朋友。不过为什么貌似你现在物理热情有减于当年了呢?
    我还是不懂,我始终觉得有个很明显的问题啊:小物体的温度上升辐射才会增加,大物体一开始辐射强于小物体,小物体的温度要达到平衡不变的状态,那么其受到的辐射应该等于放出的辐射,那么就是小物体的温度上升,大物体温度下降,直到某一时刻两物体温差达到了一定程度,这时就达到了动态平衡,两物体的温度也就不会变化了,怎么会出现你说的先上升又降回原来温度的情况呢?好比两个杯子开始水位不一样高,用根管子连起来在压强差的作用下水就会从高的那边流向低的那边,但当两边水位相平时就不会继续流动(微观上水分子动态平衡),不会出现流动过量导致一边的水一直上升然后再掉回原处啊。(对于这个例子而言,除非管道里的水太多,考虑到惯性一开始可能会出现些许过量的情况,但最后趋于平衡。同样,我这个模型中要出现过量这种情况的话除非两物体相隔很远,光子传播需要花费许多时间。但即使如此,也有能量由低温物体传向高温物体的这个过程啊)
好吧,虽然是0分问题,我还是回答你
1.两个温度相同的物体在真空中释放辐射的多少与它们的质量(大小)有关,其实是和他们的绝对温度以及表面积有关(具体参照斯特潘-波尔兹曼定理).当然,大物体的辐射能量多一点.结论没错.
2.两个物体一起辐射,大物体辐射能量给了小物体,小物体如果温度升高,温度升高,辐射出的能量就会增加,然后大物体温度降低(两个物体组成孤立系能量守恒).最后小物体由于出的多,进的少,温度降到原来的样子.
3.你设定的是两个物体组成的是孤立系,就是绝热.孤立系是不能和外界交换能量的,如果要发电,就必须让这个孤立系对外界输出能量,比如小物体就必须出送出能量.这个完全孤立的孤立系就必须打破.
我对你没什么语言,这样的问题其实看看传热学和热力学就能得到答案.孤立系熵增.
希望你把基本知识看懂.有想法没错,古往今来,挑战热力学第二定律的笨蛋太多了.别费心思了.我就说这么多,看看书,不难的.如果不信,就用fluent软件模拟一下,看看计算结果.
有兴趣自己先看看数学,把数学学好,不希望你去干蠢事,我年轻的时候,对物理的兴趣比你浓,旋转八面镜法测光速,我在你这个年龄就已经做过了,我高考物理是满分.多读点历史文化方面的书,做理论物理的出名的也就爱因斯坦(爱因斯坦不是物理好,是他的数学牛逼,相对论就是数学推导.牛顿也是数学好.)其他笨蛋走错了道路,一辈子都在干蠢事.有空看看丁肇中的演讲,你就知道了.看你是老乡,多说几句,不是给你泼冷水.
好吧,我硕士毕业之后就很少和初中生交流了,虽然还教过本科学生
物体自身辐射会消耗能量,温度越高辐射能量越多,辐射出去能量后自身温度会下降.一个放冰箱里面的烧红的铁,会变冷这个好理解吧?
那么两个物体,大的和小的,按照你的想法,小物体温度上升了,大的温度应该下降.那么大物体温度下降,辐射能量会降低(具体看波尔兹曼公式,我不多说了,辐射功率和温度四次方成正比)小物体温度上升,辐射出的能量增加,大物体给他的能量减少.这样小物体最后是出的多,进的少,自己温度会降低.你这个还不能理解,我就没办法了.
这个和人一样,你每天吃饭,吃到年底体重没有太大变化,因为你还在对外做功,如果按照你的想法,你吃饭吃到年底会变成大象那个重量.
至于你说的平衡,你没有搞清楚,我觉得我初中的时候想问题还没这么乱过.这点上,你搞不明白,我很遗憾,一个学物理的,清晰的头脑是需要的.
其实你说的这种情况,和把这两个物体绑一起换热是等效的.没有什么不同.
至于你说的第三点那个,我不多说了,你不大懂这个,不怪你,拿开了又闭合孤立系……晕倒.有空找本热力学看看.你如果看完卡诺循环就知道为什么了.
探索精神我赞成,但是希望你还是把中考搞好,考不上好点的高中,上不了好点的大学,你以后接触到高深知识的机会就更少.读到现在我觉得最难的还是流体力学,里面需要的数学知识太难了,张量分析和偏微分方程就够弄很久了.传热都是弱智活儿,用软件一模拟就行了.
你说的(抛物线弓形的面积推导、圆锥体积推导、球的体积推导、球的表面积推导、杠杆原理、浮力原理)这些东西,我小学就搞过了.有空试试尺规作图,把圆形17等分,这个是高斯干过的.
我年轻时候的热情现在看来都很傻,8面镜测光速花了我两个月,杨氏实验摔坏了一个古董钟.那时候,如果花更多时间看看弱智数学之类的,高考还能考好点.