热力学学报

卡诺定理错误及热力学第二定律逻辑推理不成立的证明学物理者必知的逻辑证明卡诺定理错误 及热力学第二定律不成立 源自科技创新导报2010年25期10页 邮箱: 源自科技创新导报2010年25期10页本文旨在探索没有任何假说条件下，认识物质的物理规律时如何遵守逻辑规则推理形成正确结论，今后不被证明存在错误。亚里士多德物理学关于重物下落更快的理论存在一千多年后，某一天被伽里略是用一根绳子链接轻重物体时，推证亚里士多德的物理学错误。我做了一个试验：用两个乒乓球，一个注满水，一个是空的，然后同时从高处落下，现象确实是重的下落更快。说明伽里略的发现并没有改变现象，伽里略和亚里士多德都看见了重物下落更快。但是现象还不是科学，亚里士多德的物理学错误。卡诺定理存在同样的严重缺陷——我们在卡诺热机的内部加入固体物质后产生了随意改变它的热容的新情形，发现卡诺热机的内部热容可以任意改变。实质上就使得理想过程从始态到终态的P—V线可以被任意改变，据此可知在不留下痕迹时热机效率可以大于η。这样逻辑推理就能证明卡诺定理错误。不要因为看见了热从高温向低温流动的现象就认为热力学第二定律成立。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误，那就难以成立。摘 要：新型理想热机就是在卡诺热机的内部增加了固体物质，因此可以随意改变卡诺热机的内部热容，以前科研工作者还没有发现卡诺热机存在可以随意改变热容这个严重问题。对它的循环工作进行分析发现最高理想工作效率大于η，这样从逻辑形式上证明卡诺定理不成立。关键词：卡诺热机，卡诺定理，热力学第二定律自然界的热量通过温差的形式能转化为有用功后输出动力。1824年，法国工程师卡诺经过对蒸汽机的研究，总结了蒸汽机循环工作的四个过程，即高温恒温膨胀过程、绝热膨胀过程、低温恒温压缩过程、绝热压缩过程。提出了被称为卡诺热机的理想热机 [1]，证明了利用温差的形式产生动力的热机使热量完全转化为有用功的最高工作效率η为[2]：η=(T1-T2)/T1 （式中η卡诺热机效率，T1表示高温，T2表示低温。）卡诺还在证明卡诺热机的循环工作效率的基础上建立了卡诺定理[2]：在理想条件下，任何热机使热量转化为有用功的效率不可能大于η[3]，任何热机无法从单一热源获得有用功。后来，克劳修斯在卡诺定理的基础上建立了热力学第二定律。根据热力学第二定律，热机从单一热源取热作功，就要产生熵 (痕迹) [4]。1新型理想热机 图1 新型理想热机图1是新型理想热机或系统。系统内部分为两部分：上部装有活塞，活塞下面装有理想气体，中部是一块导热良好的隔板把系统隔开为上下两部分，下部装有固体物质。可见，新型理想热机就是在卡诺热机的下部增加了固体物质。卡诺热机的内部增加了固体物质后，我们可以利用固体物质随意改变它的内部热容。当卡诺热机没有增加固体物质时，其内部热容为理想气体的热容Cr气。然而，在增加了固体物质后，其内部热容变为理想气体的热容Cr气和固体物质的热容Cr固之和即: Cr气 + Cr固 。卡诺热机内部增加了固体物质后再进行绝热膨胀或压缩过程时，其内部的温度变化△T与活塞运动距离S的关系为： △T= k×S× P÷Cr（式中△T温度变化，K：k关系常数：S活塞运动距离,m：P压强，kgf / m2：Cr内部热容。）令温度变化△T时，其内部热容Cr越大，要求活塞运动距离S越大。理想气体压强P越大，则要求活塞运动距离S越小。如果再在理想条件下分析利用固体物质随意改变卡诺热机的内部热容，那么逻辑推理就能够证明卡诺定理逻辑上不成立：首先，取卡诺热机置于低温T2之中，在它的内部增加固体物质，使其内部热容随意变大为理想气体热容Cr气的4倍，开始让其从低温T2状态{P2、V2、T2}进行绝热压缩过程达到高温T1状态{P1、V1、T1}[5]，设定活塞压缩的运动距离为1米。然后，先让其在高温热源T1之中进行高温恒温膨胀从热源T1中取热输出功，令活塞膨胀1/2米的运动距离。之后，把卡诺热机内部的固体物质取出，使其内部热容恢复到理想气体的热容Cr气。这时，再让其从高温T1{P1/2、V1/2、T1}开始进行绝热膨胀过程，因为卡诺热机的内部热容变得很小，只有绝热压缩过程的1/4倍，那么，活塞膨胀只需要余下的 1/2 米的运动距离，最后就能够回到低温T2状态{P2、V2、T2}上复原。由于它的膨胀复原过程中存在高温恒温膨胀取热输出功。整个循环工作中其膨胀过程输出功大于压缩过程耗用功，所以，它改变内部热容后获得的效率逻辑上大于η。如果把这个过程循环下去，它就能够不断从单一热源T1取热输出有用功。由于我们在高温T1之中取出了固体物质，这不是痕迹。仍然可以利用固体物质改变卡诺热机的内部热容输出有用功：我们可以另取一个卡诺热机，置于高温T1之中，在它的内部增加固体物质改变内部热容为Cr气的4倍，开始，让其从高温T1状态{P1、V1、T1}进行绝热膨胀过程达到低温T2状态{P2、V2、T2}，并且设定活塞膨胀的运动距离为1米。然后，（利用绝热膨胀得到的输出功）对其进行低温恒温压缩在低温热源T2之中放热耗用功，令活塞压缩1/2米的运动距离。之后，把卡诺热机内部的固体物质取出，使其内部热容恢复为Cr气。这时，再让其从低温T2进行绝热压缩过程，因为它的内部热容变得很小，只有绝热膨胀过程的1/4倍，那么，活塞压缩只需要余下的 1/2 米的运动距离，最后就能够回到高温T1状态{P1、V1、T1}上复原。由于它的压缩复原过程中存在低温恒温压缩放热耗用功。结果是其膨胀过程输出功大于压缩过程耗用功。这样就让高温T1之中的固体物质又回到了低温T2，不会留下痕迹。以上利用固体物质改变卡诺热机的内部热容的两个方式中，关键是存在高温恒温膨胀从高温热源T1中取热输出功，与低温恒温压缩在低温热源T2之中放热耗用功，从而保证了它在改变内部热容后复原时获得的效率逻辑上大于η。证明卡诺定理错误。因此：在增加了固体物质后的卡诺热机进行的绝热膨胀和压缩工作过程中，如果我们利用固体物质的热胀冷缩、热磁、热电这样几种物理性质来对外做功，同样有改变卡诺热机的内部热容的效果，并且在改变它的内部热容的贡献中也不留下任何痕迹。所以：热力学第二定律结论不成立。亚里士多德物理学关于重物下落更快的理论存在一千多年后，某一天被伽里略是用一根绳子链接轻重物体时，推证亚里士多德的物理学错误。我做了一个试验：用两个乒乓球，一个注满水，一个是空的，然后同时从高处落下，现象确实是重的下落更快。说明伽里略的发现并没有改变现象，伽里略和亚里士多德都看见了重物下落更快。但是现象还不是科学，亚里士多德的物理学错误。卡诺定理存在同样的严重缺陷，我们在卡诺热机的内部加入固体物质后产生了随意改变它的热容的新情形。实质上就使得理想过程从始态到终态的P—V线可以被任意改变，据此可知在不留下痕迹时热机效率可以大于η。不要因为看见了热从高温向低温流动的现象就认为热力学第二定律成立。如果一个理论在逻辑形式上表达出现错误，那就难以成立。现代又出现了一类新型热机和装置，例如日本研制的“热磁发电机”[7]、中国制造的“无偏二极管’’[8]。反映出自然界还存在一个热动力原理。今后：根据这个新型热机探索物理可以揭示更多的热动力规律。[1] 印永嘉、李大珍编：《物理化学教程》，高等教育出版社，1990年修订本。 [2] 靳海芹 ,王筠.热机及其效率研究[J] .湖北第二师范学院学报,2009,26( 8) [3]董艳红.卡诺定理的证明[J] .佳木斯大学学报(自然科学版),2009,27(4) [4]路俊哲 ,吴建琴 ,马晓栋.关于熵的理解上的几个问题[J].新疆师范大学学报(自然科学版),2007,26（1） [5]吴建琴 ,马晓栋.循环过程的基本特征[J] .新疆师范大学学报(自然科学版),2008(2) [6]孟振庭 .热量概念的进一步探讨[J].陕西师范大学学报(自然科学版) [7]日本新技术情报志[R].1983（10） [8]徐业林.单一室温环境获得能量的实验与研究[M]. 第一版.科学出版社,1988

国内的环境类核心：1.环境科学 2.环境化学 3.中国环境科学 4.环境科学学报 5.上海环境科学 6.环境污染与防治 7.环境工程 8.环境保护 9.中国环境监测 10.重庆环境科学 11.农业环境保护 12.环境科学进展 13.环境科学与技术 14.环境科学研究 15.分析化学 16.城市环境与城市生态 17.环境与健康杂志 is.农村生态环境 19.干旱环境监测 20 .海洋环境科学  找工作，上环保产业人才网，专业的人才招聘网

胸怀科技救国志迈出教书育人步1939年，年仅23岁的梁守槃获得了美国麻省理工学院航空工程硕士学位，本可以在美继续深造或工作，但他深深地怀念着灾难深重的祖国和处于水深火热中的四万万同胞，放弃了舒适、优裕的学习、工作环境，回到了祖国怀抱，开始他教书育人的生涯。在近20年的教师岗位上，他兢兢业业、挥鞭执教，既严格要求，又循循善诱，旨在培养振兴中华的栋梁。时至今日，中国航空、航天等科技界的学者、专家还都清晰地记着这位师长的神采和风貌。他在繁忙的教学工作中，结合教学撰写了十余部讲义和其他论著，不仅为当时有关专业的教师、学生提供了教材和参考书，而且对从事有关专业的其他科技工作者，都有参考价值。 对航天事业的创建作出了开拓性的贡献20世纪50年代末期，中国开始仿制从苏联引进的P—2液体近程弹道导弹。梁守槃被任命为总体设计部主任，主持这一导弹仿制的总体技术工作，为独立自主地研制新型导弹奠定了基础。在仿制的过程中，遇到了一例如：当时的苏联专家声称中国生产的液氧不能用于液体火箭发动机的氧化剂，他默默地进行分析计算，用事实证明中国生产的液氧可以把导弹送上天。1960年9月，用中国生产的液氧做氧化剂成功地发射了苏制的P—2导弹。后于1960年11月5日，中国仿制的第一枚液体近程弹道导弹发射成功，从而揭开了中国导弹事业的序幕。国防部第五研究院创建初期，基本上没有设计制造导弹的设备和资料，只有几十位从大专院校和工业部门抽调来的专家和百余名当年毕业分配来的大学生，而且只有钱学森教授在国外参加过导弹、火箭设计与试验工作，可以说是白手起家。他们围绕航空与导弹专业基础知识举办训练班。梁守槃担任训练班主任，并亲自登台重操旧业，讲授发动机专业的基础知识。这些都为后来的导弹研制工作发挥了作用。梁守槃主张既要虚心地向苏联专家学习，认真消化、吸收苏联的技术资料和图纸，关于弹上使用的环形气瓶，苏联专家认为中国当时没有冷轧钢，必须使用苏联的冷轧钢。梁守槃发现在环形气瓶成形过程中，要经过回火工序，这实际上已成了热轧钢。他据理向苏联专家提出采用中国热轧钢的建议，并得到了苏联专家的同意。经过实际使用证明，用中国热轧钢加工的环形气瓶完全符合要求。在他担任发动机过程研究所所长期间，能否使用偏二甲肼作为燃烧剂成为当时争论的重大技术问题。苏联专家认为，用偏二甲肼作燃烧剂虽然可获得较高的比冲，但有剧毒，而且毒性是积累性的，使用偏二甲肼等于抱着老虎睡觉。他本着科学求实的态度，大胆地闯了这个“禁区”，他与军事医学科学院合作，在朱鲲教授的主持下，经过反复的分析研究和试验，终于得出科学的结论：偏二甲肼及其燃气虽有毒，但可以通过人体自身的代谢将毒性物质排出，因此是非积累性的中毒，并找到了解毒的特效药，从而闯开了偏二甲肼不能作为液体火箭发动机燃烧剂的“禁区”。尔后，又在梁守槃的带领下，研究出用偏二甲肼与煤油混合，代替需用20公斤粮食才能提炼1公斤的混胺—02的办法，以此作为中、小型液体火箭发动机的燃烧剂，为国家节省了大量的粮食，其意义是十分重大的。为研制更大推力的发动机，他提出可以不设计新的大型离心泵，而用几个离心式涡轮泵并联的设想。这一设想一提出，就遭到了苏联专家的反对，认为离心式涡轮泵不能并联，理由是两台泵的工作难以互相协调，会造成泵的工作负荷不平衡。他不迷信苏联专家的论断，对已有的离心式涡轮泵性能曲线进行分析，认为涡轮泵并联是可行的。他组织有关科技人员设计了两台泵的共同出口管路，然后在试车台上进行并联试验，试验前人为地造成两个涡轮泵流量和压力不平衡，试验结果是两台泵可以自动地达到平衡，证实这一技术方案设想是完全可行的，从而为大型液体火箭发动机涡轮泵系统的设计提供了一个新的技术途径。在研制贮存液体火箭发动机燃烧剂硝酸和氧化剂过氧化氢容器的过程中，从国外引进的资料中记载，为满足耐高压、耐腐蚀的要求，要采用不锈钢材料，但当时国内不能生产，而国外又禁运，成为亟待解决的难题。梁守槃凭其长于思考和想像的独特之处，根据篮球双层结构的原理，提出了试制双层金属容器的设想，里层采用耐腐蚀性好的合金铝，外层用强度高、耐高压的钢材，试制成功高压容器；从而闯过了航天事业初创时期一系列技术难关。 潜心致力碧海献丹心在海防导弹研制中贡献卓著梁守槃长期担任海防导弹研究院副院长，分管技术工作，他提出了一系列关于这类导弹的发展规划，并主持和组织研制成功亚音速、超音速、小型固体三个系列岸对舰、舰对舰、空对舰多种海防导弹，有的导弹还多次参加国际防务展览，受到了好评。特别是在被人们称为“中国飞鱼”的C801超音速固体反舰导弹的研制中，他不仅带领科技人员解决了多项技术关键，还排除了飞行试验中出现的故障，以泰山压顶不弯腰和不达目的不罢休的韧劲，历尽艰辛和坎坷，终于研制成功了这一超音速导弹武器系统，获得国家科技进步奖特等奖。采用冲压发动机作为动力装置的低空超音速反舰导弹c101的研制过程，更是曲折和荆棘丛生。早在1963年，正值一些发达国家有人主张停止冲压发动机研制工作之时，他和他的同事提出了继续开展冲压发动机研制工作的建议。梁守槃分析了发动机技术发展的趋势，认定冲压发动机对导弹与航天事业是大有用处的。他和同事们说服领导将冲压发动机列入研制计划。几经艰苦奋斗，采用冲压发动机的低空超音速掠海飞行的导弹C101终于研制成功。在法国巴黎博览会上被誉为“最令人惊讶的低空超音速反舰导弹”。作为科技工作的指挥员，他不仅提出技术方向和作原则性指导，而且对研制中的技术难点亲自进行分析和参加解决。有一次，某导弹在靶场进行飞行试验，连续三发都发射失败，试验现场的广大科技人员众说纷纭，一时分析不出产生故障的原因。梁守槃到了现场，详细地询问了飞行试验的有关情况，查看了发射架，并根据发射架的刚度试验数据进行了分析计算，斩钉截铁地提出：“把发射架前边锯掉米，再把导流槽的底板尾段向下弯40°，然后进行发射。”接着他又讲述了有关发射架的刚性与弹性振动的有关问题。参试人员对此虽不大相信，但对他所提出的公式和计算又找不出什么破绽，人们将信将疑地执行他的决定。“实践是检验真理的唯一标准”，按照他的意见进行改进后，所进行的导弹飞行试验都取得了圆满成功。参试的广大科技人员无不由衷地佩服他的学识和实践经验。在这方面还可以举出一些例子，如：靶场光测数据的折射修正、导弹飞行中振荡问题等，他都绞尽脑汁，提出了颇有效果的解决办法。现在，中国海防导弹已在独立自主的研制道路上迈出了坚实的步伐，形成了中国自己的特色，所研制成功的导弹的战术技术指标可以与工业发达国家同类导弹相媲美。这与梁守渠所付出的劳动与心血是分不开的。 重视科技发展战略、规划的制订注意积累科技管理经验梁守槃不仅在科学技术上深有造诣，具有独立思考、科学严谨、敢于直言的治学态度，具有对导弹研制试验中的重大技术问题进行决策的才华；而且还十分重视航天科技工业发展方向、发展战略、发展规划和技术途径等的制订工作。早在1964年，他在当时国防部第五研究院三分院的干部大会上，作了《关于技术工作中的几个问题》的报告，阐述了技术工作中存在的认识问题及解决这些问题的意见，引起了很大的反响。聂荣臻副总理看了这篇报告后，亲自做了批示：“梁守槃同志的这篇讲话很好，提出了一些很现实、很具体、很生动的问题。……对我们科学技术工作的发展有重要的意义。……很值得提倡。”时至今日，他提出的科技人员的“三严”（严格、严密、严肃）作风的培养问题；设计中的继承性与先进性的关系问题；保证技术指挥线畅通等问题，都具有重要的现实意义。梁守槃还多次提出关于航天科技工业管理体制和机构设置方面的建议；注意总结导弹型号研制工作的经验教训，向领导陈述己见；亲自起草和修改了导弹研制程序；······。他的这些建议与意见，大多数都已被领导接受或采纳，在促进航天科技工业发展中发挥了积极作用。20世纪80年代中期，他作为航天部科技委的副主任，曾分管航天科技工业2000年发展战略的制订工作，他以严肃认真和积极负责的态度组织了这一工作。这一工作的圆满完成，凝集着他的一份重要贡献。逝世前几年，他还十分重视研究航天科技工业的经济效益问题，较早地提出了导弹型号研制工作要搞经济核算和经济承包责任制，极力反对包盈不包亏的假承包，努力探索导弹工业增强经济实力的道路。梁守槃作为一名老专家，难能可贵的是他从不隐瞒自己的观点，也决不去迎合某一观点，更不哗众取宠，称得上“实事求是、坚持真理、修正错误”的楷模。他的另一个特点就是从不推诿，属于自己范围内的工作，一定提出明确的意见，敢于决策、善于决策。现在虽已接近耄耋之年，仍孜孜以求地奋战在航天工业总公司高级技术顾问的岗位上，关心着航天科技工业的发展，为其兴旺发达而尽职尽责、献计献策。 梁守槃．星型发动机气阀的振动．清华大学工程季刊，1941（4） 梁守案．涨圈外形的研究．航空机械，1943（7） 梁守槃．发动机动力学．北京：商务印书馆，1948 梁守槃．喷气发动机理论．科学世界，1948（5） 梁守槃．内燃机．北京：商务印书馆，1951 梁守槃．气轮机．北京：商务印书馆，1952 梁守槃．飞机发动机设计．北京：商务印书馆，1952 梁守槃．热力学·哈尔滨：军事工程学院，1955 梁守槃．叶轮机中的气流速度分布．力学学会论文集．北京：中国力学学会，1956 梁守槃．复式减振支架的分析．力学学报，1978（2） 梁守槃．用最小二乘法计算加速度．战术导弹技术，1986（3） 梁守槃．大气折射对光测弹道高度的影响．战术导弹技术，1988（2） 梁守槃．产品研制中的几个问题．航天事业三十年1956—1986（科技经验篇）．北京：航天工业部，1988 梁守槃．海防导弹的发展．回顾与展望（1949—1989）．北京：国防工业出版社，1989 ShoupanLiang．Performanceanalysisofcentrifugalcom－pressors．JournalofAeronauticalSciences，1949 ShoupanLiangandShushengWang．Prospectoframjeten－gines．The7thsymposiumonairbreathingengines，1985