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刘荣逵baihui
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“为什么热水比冷水结冰快?”的非热力学的“另类”解释

(2012-09-21 09:26:20)
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杂谈

分类: 我的发现

1.“热水比冷水结冰快”问题的由来,至今无人能给出确切答案

2300年前古希腊伟大的思想家亚力士多德就发现,在室外寒冷的环境中,热水比冷水先结冰。2000多年过去了,这个著名的谜题至今无人能给出确切答案。最近,英国皇家化学会悬赏1000英镑,以求有人能够解释这个伟大的谜题。

人们对于这个有悖直觉的现象,很容易怀疑它的真实性。客观事实告诉大家:这是真的。

上个世纪80年代初,我曾研制成功电冰箱里的冰激凌机,并获得实用新型专利的授权。当时是用市售冰激凌粉加水制成冰激凌液,再在电冰箱冷冻室中经搅拌制成冰激凌。加的水既用过热水也用过冷水,结果总是热冰激凌液先结冰制成冰激凌。后来用单纯的水在电冰箱中做冷冻试验,热水并不总是先结冰。但这电冰箱里冷冻水的试验结果,绝不能否定冬日室外热水先结冰的发现。

无论是亚力士多德冬天在室外发现的“热水比冷水先结冰”,或是在电冰箱冷冻室中热冰激凌液(不是热水)比冷冰激凌液(不是冷水)先冻成冰激凌,都是当今用已知的物理学和热力学知识无法解释的不解之谜。

2. 热力学理论解释不了“热水比冷水结冰快”的谜题

按照热力学第二定律的规律,热量只能从高温向低温顺向流动,从来不反流,在热力学里是没有热量反流的路可走的。在热力学中只有热量单向、顺向流动,而从来不反流的一条路。由于中间的温度不能跳过,按照这条路,热量流动只能使高温的热水先顺向降到冷水的低温后,再接着顺向降到冰点、结冰。当高温水降到原来低温水的温度之后,高温水的降温就和原来低温水的降温相同了。当高温水降到低温水的温度时,原来低温水的温度早已降得更低。在同一降温梯度中降温速度应是相同的。水向冰点降温时,低温的水总是在前面领跑,高温的水总是在后面尾随,总是存在冷先、热后的顺序。热量单向、顺向流动而从来不反流的热力学第二定律,不支持“热水比冷水先结冰”。从热力学角度来看,说清“热水比冷水先结冰”已经是走投无路了。

3.“热水比冷水结冰快”不属于热力学笵畴,是热力学外的事件

人们只好从热量的顺、反双向流动中找答案。热量双向流动中热量的反向流动就是热量反流,所以“热量反流”是热量双向流动的基础,也就是说如果热量不能反流,也就不能发生热量的双向流动。在热量同时双向流动中,无论是热水或是冷水,谁的热量反流作用强,谁就可以先结冰。可是热力学第二定律明示:“热量从来不反流”,因此热量反流和热量双向流动都不属于热力学范畴,而属于非热力学范畴,它们是热力学之外的事件。这个事件向人类揭示出:只有物理学和热力学的知识是不够的,必须补上非热力学知识的课。这就是2300多年,人们用已知的热力学知识,不能给出“热水比冷水先结冰”的确切答案的原因。人们只能跳出热力学的圈子,进入非热力学的“另类”天地,去寻找解决问题的出路。这种“跳跃”当然是没有先例的。

4. “实践是检验真理的唯一标准”,跳出热力学的圈子,用“另类”思维解释问题

验证过相对论的英国著名科学家爱丁顿曾断言:“如果你的理论违背了热力学第二定律,我就敢说你没有指望了,你的理论只有丢尽脸、垮台” 。他把热力学第二定律,说成是“天经地义”的“绝对真理”。 违背热力学第二定律,就要“丢尽脸、垮台” ,跳出热力学的圈子就更要被“天诛地灭”了,在这种情况下,谁还敢冒这个“天下之大不违”。

人类发现热水比冷水先结冰的事实已有两千多年,在这两千多年的时间中,人类始终不知道热量可以反流,一直说不清热水先结冰的道理。直到160年前,人类才发现了热力学第二定律,但遗憾的是,它仍然说“热量从来不反流”,于是人类仍然不知道热量反流是“何物”,仍然说不清热水先结冰的道理。

事实上,“热水比冷水先结冰”和“热量反流”都在实际上发生了,并且“热量反流”造成了“热水比冷水先结冰”的结果。热力学第二定律不让人类知道“热量反流”的事实,怎能让人类知道热水比冷水先结冰的道理呢?人类就这样被蒙在鼓里两千多年。

热力学的规律是人为的发现,如果人为的发现有“缺欠”,人们不会为了袒护人类自己的“过失”,而“批判”客观事实。因此我们更尊重“实践是检验真理的唯一标准”的准则。本人在实践中发现“热量反流”的事实,这突破了热量“从来不反流”的热力学第二定律。拥有四大发明的伟大中国,由于没有一项重大的科学发现,而“颇受争议”。突破热力学第二定律的科学发现,应该是一项重要的科学发现,今后中国将不再因此“颇受争议”。这使中国先跳出了热力学的圈子,率先在非热力学的氛围里探索。

5. 不“遵守”热力学定律的“热量反流”隐藏了几千年

在已知“世界”中,人们认为:只有热量一种能量可以流动,热量流进物体,物体的温度升高,热量流出物体,物体的温度降低。人们不知道有其他的能量对物体的进、出能改变物体的温度。并且热量只能从高温的物体流向低温的物体,热量从来不反流。其实,这是人类对客观世界的片面认识,实际上,热量并不是“从来不反流”。

只要有热量顺向流动,就一定有“热量反流”。只有热量流动达到热平衡点时,热量顺向流动才不再进行,“热量反流”也才等于零。除了热平衡点之外,热量顺流和“热量反流”是普遍存在的。

这“热量反流”是热量顺流引起的一种逆向“反应”。事实上,热量的流动都是热量的顺流与“热量反流” 双向流动合成(相减)的结果。由于合成的热量流动方向总是与热量顺流方向一致,从外面看来,好像只有热量顺流一种流动,这使“热量反流”隐藏了几千年。

6.“热量反流”或热量正、反双向流动,是开启解释“热水比冷水结冰快”的千年谜题的钥匙

 “热量反流”与热量顺流流速的变化呈正相关 ,与热流两端的温度无关。在水表面上顺流和反流是要合成的。由于100℃热水表面顺向流速变化大于35℃的冷水,产生的“热量反流”也大于35℃的冷水,在一定的情况下(例如冰激凌液的情况下),合成的结果反而100℃热水表面热量流失(空)得比35℃冷水快,表面的温度也降得快。造成100℃热水表面先结成冰核,并通过冰核的“扩散”促成整个100℃热水(比冷水)先结冰。这样“热量反流”或热量顺、反双向流动,就是开启2300多年的不解谜题之锁的鈅匙。

 

“热量反流”突破了热量“从来不反流”的热力学第二定律和人类头脑中固有的思维定式,解放了人类的思维,它解释了“热水比冷水先结冰”的千年谜题。

 

 

北京百慧生化制药有限责任公司

高级工程师   刘荣逵

2012年6月30日

E-mail: liurongkui1@163.com        电话: 010 69502121

 

 

 

 

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