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接近20年前,我是一名物理系大一的学生,在学习《热学》课的时候,我们班有位来自北京、喜欢讨论问题同学一直对热力学第二定律耿耿于怀,总想设计一个实验(哪怕是理想实验)推翻它,于是他经过一段时间的构思,提出了一个理想实验的方案。他的方案是这样的,假定有一个椭球,内表面光滑,对照射上去的光可以完全反射,椭球内抽真空,在椭球的两个焦点上分别放置点热源(假定为黑体),让这两个点热源之间以辐射的形式传递热量,从焦点P1发出的光经过椭球面反射后,应该汇聚在焦点P2上被P2吸收,反之亦然。假定两个热源温度不同,例如P1的温度T1高于P2的温度T2,而P2的体积大于P1较多(即单位时间内P2的热辐射量更大),那么是否会出现P2的热量自动向P1传递?如果发生,则热力学第二定律不成立。这个问题他曾经和班里的若干同学讨论过,尤其和我讨论的次数最多,延续的时间也最长,不仅在大学中讨论了近3年(想起来就讨论一番),甚至在过了10年之后的2000年,我到北京开会偶遇这哥们儿(他后来去中科院高能所工作了),期间还讨论过一次。我的看法是他的这个理想实验仍不会推翻热力学第二定律,但在当时却一直无法用已有的知识说服他,这个问题直到后来我自己给学生讲黑体辐射的时候,才真正完全想通。
现在我先把这个问题挂出来,请大家各抒己见、畅所欲言地讨论一下,然后再给出我的分析。
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GMT+8, 2024-12-24 09:01
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