猜你喜欢: 热力学科普故事
也算半个砖家,刚好专业对口,咱是学化学的,物理神马的正统不要拍我。
核电站其实我觉得,学术定义的熵真的很蛋疼,所以我来科普一下。
我举一个简单的,人民群众喜闻乐见的例子——核电站(超级简化版)。
核电站咋发电呢,是这样的,我们先通过一系列热核反应,加热水池里的水,我们称热水为
热源。
然后我们在准备一个大烟囱,就是那标准的水泥玩意,都见过,里面是20度的空气,我们叫他
冷源。
再然后,为了防止核物质泄露,我们特地准备一条管道,连接
热源和
冷源,这就是
循环水/循环蒸汽。
循环水在
热源被加热,变成蒸汽,这涉及到了一个体积膨胀的过程,就像锅盖被顶起来一样。
循环蒸汽在
冷源被冷却,冷凝成水,这又是一个体积收缩的过程,锅盖落了下去。
通过
活塞来实现这种抽插过程(误,产生了动能,带动了发电机(发动机也算),固有能量变成了电,人类灭亡不了啦。
挺好,挺河蟹。
熵?那是神马我们注意到,有两个过程,涉及到吸热与放热,学术上这叫
热交换。
把热交换过程中每一微秒的交换热量除以交换时的温度,所得的数值叫做
熵。
一般所称的熵是以上数值“微熵”的总和——积分值。
为啥会宇宙毁灭科学家假定了一个完美的过程 这个过程是这样的,吸热-变大-放热-变小,没有把奇怪的东西顶出去,他们发现,这个过程结束以后,大家什么也没变,生米也没变成熟饭,这时候“能量的质量”没有变化,熵变为零。
那么如果顶出去了奇怪的东西了呢?比如发电机,确实,铀变成了热量,然后带动动力系统,我们先不管铀同学怎么样,铀产生的“高质量的热能”只有20%-30%变成了电,其他70%-80%都被耗散到了空气中,
再也没法利用了,这种浪费的衡量尺度就是熵。
热力学的一个核心定律,就是耗散的热能再也没法利用,能量守恒但是能量的质量不守恒,好比人都是活人,你把人给拆了,物质不灭,人灭了。
这就叫熵增。
奇迹与代价奇迹是可以产生的。
奇迹也是有代价的。
我举个简单的例子,一把锤子,往下锤钉的过程结束后,你必须再把锤子举起来,才能“表面上恢复原状”。
没忘物理的还可以算算,就算有一种很NB的玩意能让钉子
自己拔起来,也
不可能把锤子顶到那么高。
所谓还原,其代价就是你举起来,你吃进去的饭没了。
这也是最基本的,最核心的,通常的论调——
世界上没有后悔药吃,奇迹,拿出你的灵魂来。
最后吐槽一下小圆脸其实本篇完全是概念炒作,魔法少女变魔女和熵神马关系也没有,但是引发奇迹要付出代价基本就是这么回事了。
我举一个例子,速溶咖啡加到开水中,咖啡溶解了,原来分的很开的咖啡和水混合到一起,变得混乱了,这是中学时代的熵的定义,也是熵的核心定义,熵=(混乱度)取自然对数。
但是根据分子运动论,在一个仿佛横置的沙漏中,砂颈那有一个小圆脸,咖啡分子只能往左,水分子只能往右,不合规矩的我就用小圆脸一挡,不就熵减了么。
这也就是熵论的核心争论点,事实上我不认为这里已经清楚了,虽然小圆脸需要一个雷达测速系统来知道分子往哪走,有需要一个Intel inside来选择,但是其代价究竟会不会和收益相抵呢,没人知道。
或许将来,有一个丘比文明能发明这样一个利用人类情感来判断的系统,然后……
我,是僵尸,也是魔法少女。