二类永动机的装置，热辐射温差器的阐述


摘要
热力学第二定律指出：热量不能自动从低温物体传向高温物体（开尔文表述），但是这个定律就一直不使一些人信服，每年世界一些研究机构，收到这种与那种的设计，否定这个定律，制造二类永动机。18世纪，大物理学家麦克斯韦，构思了一个装置，叫麦克斯韦妖，试图否定这个定律，他设想了一个盒子不，中间对半分开，间离上有个小洞，洞旁有一个小妖，盒子中充满任意气体，而“妖”只要让快分子从左边进入右边，留下慢分子在右边，因为气体温度由平均速率决定的，所以盒子左边气体温度变低，右边气体温度变高。以后很多设计出来，但是都没有实验证明成功。
但是1000次的失败，不等与1001次就不会成功。本文阐述了，已经从理论到实验都证明，该定律的错误，二类永动机已经实现。
本文研究核心问题就是：在二类永动机中，闪射光能否有聚焦问题。如果闪射光能聚焦，这样就可以把，物体在常温发射的红外线聚焦起来，得到高温。由此推翻热力学第二定律，发明了二类永动机。
该问题在（百度百科）的“热力学第二定律”解释中的“说明”为：
另外有部分推论：比如热辐射：恒温黑体腔内任意位置及任意波长的辐射强度都相同，且在加入任意光学性质的物体时，腔内任意位置及任意波长的辐射强度都不变。
而我的理论与实验，就是证明了：恒温黑体腔内任意位置及任意波长的辐射强度在特殊情况下，是不相同的，且在加入任意光学性质的物体时，腔内任意位置及任意波长的辐射强度，在特殊情况下，是有变化的。
本文理论证明清晰，实验证明确实。
A、要讲清这个题目，先从永动机说起
用动力机械代替人类劳动，人们想到了永动机
人类生活，需要劳动，但是手工劳动，劳累，效率低。这就要寻找，其它的代替，代替人的劳动，开始为马牛等，工业革命兴起后，就多用机械。但是这些代替人劳动的牲口与机械，需要喂料，即马牛需要为饲料，蒸汽机需卖煤炭。由此人们就想到，能否有不用喂料，而运动的机械。这就想到了永动机。


第一类永动机构想的破灭


在19世纪早期，不少人 由此很多人沉迷于第一类永动机的制造，这种设想的机械不再需要任何动力和燃料，却能自动不断地做功。这个问题，被热力学第一定律否定，它指明：能量即不能无中生有，也不能无故消失。


图为：很多人都在想搞一类永动机




上图左上：磁力永动机，例举两个图例，实际有很多结构。说通的道理，磁力属于一种势能，即电子围绕原子一个方向旋转，产生的共同磁场。如果这个磁场消失了，或被阻断了，就会付出相应的功，与电流。前提能量守恒。由此，多少人都在这个误区中徘徊。都是说成了，而没有实际搞成的。
上图右上为：浮力永动机，例举两个图例，实际有很多结构。浮力是由水的压强产生的，轻与水的浮体，在进入水时，所受到的压力与所受到的浮力，是相等的。这是个物理基本概念错误的理解。
上图左下为：为毛细永动机，利用毛细现象，吸水滴水，实际水能吸，但是滴不出来。
上图右下：为杠杆永动机，例举两四图例，实际有很多结构。杠杆永动机，是一个技术力矩的错误，这种机械，会达到一个平衡点而不动。
还有其他很多的方案，但是在能量守恒定律范围内，都是动不了的。


二类永动机问题

在热力学第一定律问世后，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，于是有人提出，设计一类装置，从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头，这就是第二类永动机。
只有单一的热源，它从这个单一热源吸收的热量，可以用来做功，而不引起其他变化。人们把这种想象中的热机称为第二类永动机。


图说明：二类永动机，可以吸收环境的热量，变成电能，电流输出，可以点亮灯泡（还可以带动电动机与其它的机械，家用电器等）,这些用的电器，电能用完电后，能量守恒，就变成了热能，而被环境吸收。而二类永动机可以再将这些环境热能量，吸收再变成电能，输出电流。由此来循环利用能量。


否定二类永动机的理论为：
‘热力学第二定律’。热力学第二定律是热力学基本定律之一，其表述为：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。又称“熵增定律”，表明了在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度（即“熵”）只会增加，不会减小。
如果要通俗的说法，即：在一个外部保理想温空间中，放进一个高温物体，这个高温物体，只能向低温扩散，最后这个空间成为一个恒温体。而这个空间，在恒温状态时，不会自发的出现，某个区域出现高温，而某个区域出现低温的情况。

B、结合图例说明
如有一杯热水，为90度，还有一杯凉水为19度。把这两杯水，放到一个理想状态的，绝热保温箱中。过一段时间，高温的水开始降温，而低温的水开始升温。时间长了，这两杯水，与箱子内的空气，都成一个温度了。(这个温度不太精确，包括加热空气，大约在53度左右。)按热二定律的说法，该系统熵为最大了。


上图为：有理想保温箱，内装两杯温度不同的水


图为：在搞保温箱内当两杯温度不同的水，时间一长，两杯水的温度就一样了。
由此有人问？
能否将这个过程反过来，即：在这个，箱内温度与两杯水，都是53度的系统中，重新把一杯水加热到90度，而另一杯还是19度呢。
回答：热力学第二定律说不能。因为，温度只能高温向低温扩散，而不能自发的，有低问向高温集中。
但是，有的人却说可以，热力学第二定律是不对的。
见下图的方形过程：


图为：在一个封闭的系统中，如何能使两杯温度相同的水，而变成一杯是热水，一杯是冷水呢？



如大科学家麦克斯韦说是可以的，这就是著名的麦克斯韦妖问题


麦克斯韦妖是詹姆斯.麦克斯韦假想存在的一理想模型。麦克斯韦设想了一个容器被分为装有相同温度的同种气体的两部分A、B。麦克斯韦妖看守两部分间"暗门"，可以观察分子运动速度，并使分子运动较快的分子向确定的一部分流动，而较慢的分子向另一部分流动。经过充分长的时间，两部分分子运动的平均速度即温度(参考统计力学中对于温度的微观解释)产生差值并越来越大。经过运算可以得到这一过程是熵减过程，而麦克斯韦妖的存在使这一过程成为自发过程，这是明显有悖于热力学第二定律的。




图为，麦克斯韦妖的示意图，即热是分子运动，但是分子运动速率有快有慢，如果有个小妖精，在一个门口，将速度快的分子，档到一个室内，速度慢的分子档到另一个室内，这样，一个室内就会有都是高速度分子，即得到高温，反之另一个室内就是低温，这样就会得到温差，就会得到熵减。


如果用这个麦克斯韦妖，就可以把重新制造温差。而重新使一杯水回到原来，的19度，而另一杯水问哦90度。

麦克斯韦妖，的理论模型，是不完整的，首先引进了一个神话的妖精去干活，神话妖精就是虚构的。对其最为有名的回应之一是由列奥.西拉德于1929年提出。西拉德指出如果麦克斯韦妖真正存在，那么它观察分子速度及获取信息的过程必然产生额外的能量消耗，产生熵。白话：这个要分开快慢分子的妖精，在分快慢分子干活的时候，也需要能量，即需要吃饭。 但是麦克斯韦，还是坚持自己的观点是正确的。
如果是我辩解，麦克斯韦观点正确的话，可以这么说，那么它观察分子速度及获取信息的过程必然产生额外的能量消耗，这个消耗就一定大于所得到的能量吗？如：两人打乒乓球，一方一个大力扣杀，另一方可以用很小的力，调整一下球拍的角度就可以，使球打到需要的点上。这样得到总的负熵，会大于获取信息给出的正熵。
本文所述，就是已经解决了这一问题。即用特定的装置，可以在一个恒温系统中，重新产生温差。证明熵是可逆的。

为了说明我的装置道理，继续往下说

上面说的两杯水，是在空气导热的情况下进行的，如果没有空气的导热可不可以完成这种情况呢。
上面是将上面的实验放到真空罐中，隔绝空气的导热，是否可以。
回答问题是可以当的，它可不用空气导热，还可以利用热辐射，进行导热。


图为实验放到真空罐中



C、热辐射知识与热力学第二定律
热辐射既不依靠分子之间的碰撞，又不依靠气体或液体的流动，物体因自身的温度直接向外发射能量的方式，叫做热辐射。温度越高，辐射越强。热辐射的实质是通过射线(红外线、可见光线、紫外线)传递能量。热辐射的过程包含着能量转变的过程：先由热源的内能(热能)转变为辐射能(射线)；被其他物体吸收后，又由辐射能转变为热能。热辐射能以光的速度把热量从一个物体传给另一个物体，并能穿过真空。
一般物体，在273K（绝对零度）以上，都向外发射热辐射，物体的热辐射，温度高的发射量大且波短，反之低温的物体发射量小且波长。热辐射属于电磁波，常温物体发射电磁波属于红外线的范围，人的肉眼是看不见的。但是皮肤可以感受到。如果到了500°C，就可发射可见光的波长，即看到暗红色的光，温度再高，就是白光了，再高就到紫外线了的波长了（人眼看不到了）。


上左图为：对冬天的房屋的热辐射，红外线成像。右图为：用红外线摄像，拍摄的人体温度图片。


图为，该装置在真空状态下，利用红外线导热的情况。


上图为在没有空气导热的情况下，利用红外线热辐射的麦克斯韦妖，可以重新将两杯温度一样的是，分成一倍为19度，一杯为90度。

现在的问题是，热力学第二定律，是正统的认同，而麦克斯韦妖，只是质疑的一个观点。

热力学第二定律，明确说法是：

另外有部分推论：比如热辐射：恒温黑体腔内任意位置及任意波长的辐射强度都相同，且在加入任意光学性质的物体时，腔内任意位置及任意波长的辐射强度都不变。


图，墙壁散发热辐射红外线示意


热力学第二定律要求：恒温黑体腔内任意位置及任意波长的辐射强度都是绝对相同的。如果有一点的不同，就回导致温差，出现熵减，由此不符合热力学第二定律。这就要求是没有，等于0,，如果有了，就是小，可以积少成多，如小到0.001，将这个小的数字，连加起来，也会很大很大。如果是0就是加的再多，也等于0。
由此如果推翻热力学第二定律问题就是，在一个封闭的恒温系统里，用一些方法，能否在局部再出现温差，也包括，恒温黑体腔内局部位置，及任意波长的辐射强度，在部分区间会出现不同的辐射强度。
而本文研究的结果，在恒温腔内局部位置，部分区间会出现不同的辐射强度。


D、本文的道理
主要是利用红外线的一些材料性质，出现：透明、折射、反射等，解决的。
现在先讲一些引导知识：


上图，淡绿色图形为透明体，光线经过透明体发生折射，直线为，不经过透明体，的光线，另外就是经过透明体，发生折射走到路线。


图为三角棱镜


上图为：光透过三角棱镜透明体图。


如图可知：同一种透明体，光垂直进入，在斜面折射出来，透明体的角度越大，折射率越大。由于角度的问题，折射率越大，其出来的光柱，直径越窄。
这里对透明体角度有限制，当大到一定程度，就会发生全反射。
假设，每根光的射线，没有损失，其出来的光柱，直径越窄，光线的密度越大。
见下图：

上图为进来的光柱经过折射，而出来的光柱变细，由此密度增高。
如果将这个出来的窄光柱聚焦。


图：如果将这个出来的窄光柱聚焦。加个聚光镜聚焦，这个焦点的，光的密度，就会大于整个系统光的平均密度。





图为在一个系统中用这种结构，在焦点地方出现的，高密度红外线热辐射的示意。

E、明显问题与核心论述
这里有个明显问题就是：光从低密度低密度，进到高密度透明体时，要有反光。要损失掉部分光，由此，即使折射出来的光，光柱变细了，看上去密度变大了，但是去掉损失掉的光，使这部分光，是否还与进入透镜钱的光，密度差不多呢？




图光从低密度低密度，进到高密度透明体时，要有反光。要损失掉部分光，


但是：在这里，还有一个增加，该光柱密度的光源，即有反射，也会反射，另一处来的光源,因为该系统有来自四面八方，的均衡光线。
关于这个需要的，二合光的直线密度。是否要大于该系统的平均直线密度问题，要经过量化计算一下，就可知道。
这里的基本道理即：
一个透明体的反射率是相同的，这就是，正面来的光，被反射，损失的越多，而测光来的光被反射补充的就越多。
见图：


图为折射反光损失，与侧面光发射的补充


计算问题如下：


图为计算光路图


上图为计算图
计算图右、是关于三角棱镜中，在光有空气直角进入玻璃透明体（散射红外线部分光柱A），后经过斜角面折射出来（需要高密度接收光 C），由于角度变化，直径变细，再加上反射的光（散射红外线部分光柱B ），经过计算，光（需要高密度接收光 C）的密度就会增加.
计算图左、计算的条件图，下面的计算证明图1，需要高密度接收光C ，光密度要高于该系统平均散射光的问题。

计算1，见计算图，散射红外线部分的光柱，当进入光（平行指向左方向箭头部分，直径A到D点）经过透明角棱镜折射出来（斜下箭头部分，直径B到C点），选折射率为1.5的透明体（三角型棱镜部分）。在本题条件中，反射率为零的情况下（即没有侧光，‘向下箭头部分’的反射光），光压密度增加率如何变化。
已知： 折射率n=1.5，折射定律：n=sinI/sinQ，sinI/n= sinQ， 已给条件sinI=sin60℃，（I 为入射角，图中（-----）为法线，Q为折射角，因为光是可逆的，这里为反方向，I为出射角。）
求：在上述条件下，需要的高密度光，密度量增加多少？
解：sin60=0.866 sinI/n=sinQ，0.866/1.5=0.577 = sin35 = sinQ 因为角Q 是35度，角FCD与角ACD是相似三角形，故角CAD=35度，角B与角D都是直角，角I与角CEB为内错角，由于相似形关系，BCA角=CEB角=角I= 60度。设进入光柱，光压密度为1（把该系统平均光压都设为1）个单位（方向向左箭头部分，直径A到D点）。先求A到C的长度（用三角函数，知道一直角边，再求斜边，光压密度与长度为反比）即： Sin（90 – 35）= Sin 55 = 0.819。再求B到C的长度（即长度比，也是光压密度的反比）即： Sin30=0.5 0.819 / 0.5= 1.638
答：当进入光（方向向左箭头部分，直径A到D点）经过透明角镜折射出来（斜下箭头部分，直径B到C点），在本题条件中，反射率为零的情况下{即没有侧光（方向向下箭头部分）}，光密度量‘由1增加到1.638’，即增加了63.8%。

计算2，如图1，当进入光经过透明角镜折射出来，在本题条件中，反射率为20%的情况下{即有侧光（向下箭头部分）}，光压密度增加情况。
已知：B到C的长度（光压） 1.683单位，反射率为20%。
求：在上述条件下，需要的光，密度量增加多少？
解：1.638× 0.8=1.310 侧光（向下箭头部分）压密度为1（该系统平均光压都设为1）， 1 × 0.2=0.2，1.310 +0.2=1.510
答：光密度量，由1增加到1.510’，增加了51.%。

计算3，如图1，当进入光经过透明角镜折射出来，在本题条件中，反射率为50%的情况下，同理计算得1.132，光密度量增加了13.2%。
如果反射率为100%，就是不透明的，光密度量为1，即该系统平均光密度量。

F、性质结论


由上面计算，分析可得出结论，该结构不论透明镜的反射率大小，当垂直进入光经过透明角镜折射出来，光射密度都是增加的。
该结构与透明体反射率有关，即透明体反射率越小，出光密度越高。（各物质透明体，反射率是有区别的。还可采取一些方法，减少反射率，如镀膜等）。故此定义为：在三角型透明体中，在垂直面进入，折射面出来的光，再加上反射光，两光叠加后，该角度光密度大于该系统的平均光。
该装置还有一些因素，如光线直角进入透明体表面的时候，也有反射，但是该反射减少的光，得到被两处反射来的光补充，再反射回去，由此影响不明显。
还有、该结构还与透明体角度有关，即出光斜面角度越大，越接近全反射角，出光密度越高。是正比关系。


还有、该结构还与透明体折射率有关（是上面技术，可知）即折射率越大，出光密度越高。是正比关系。见下图示意：



图为：同样的角度，透明体的角度不同，折射率不同。（如在可见黄光中，空气与真空的折射率为1.0003，玻璃为1.5，钻石为2.4，碘晶体为3.34。）
还有、如果没有，侧翼的光来补充，即用这种结构，采用高折射透明材料，高角度。解决低反射率的问题，能否增加，光密度量的问题。
这个问题是，可能的。见下图示意：


图为，加减反膜。可以减少反射。




还有、透明体，一般有吸收率，即有一些光透不过去，也不反射，而被吸收。但是在该光谱中，科学定律为，吸收发射是正比的，吸收率高，发射率也高，由此也不会有根本的影响。
还有、该结构还与出光的密度与透镜的透明度有关，即透明度越好，出光密度越高，是正比关系,半透明的，会导致光线的雾散。
还有、该结构，在该散射光的系统中，取的是部分直光柱，此直光柱是相对的，实际是个圆台形状的光柱，理论上是与透明面越垂直光的效果越好，但实际大部分光是有一定角度的，即角度在一定范围都有效。


图为：实际据对的平行直光是很少的，啫喱的直光指小角度光



还有、该结构的透明体，要求是能透过物体常温发射红外线的波长，而大部分可以透过可见光的透明体，如玻璃，亚克力等，对该波长的红外线是不透明的.该材料可选用溴化钾与氯化钠晶体等。


图为可以透过红外线的材料。

G、故此定义


在非平板的透明体中，在垂直面进入，折射面出来的光，再加上反射光，两光叠加后，该角度光密度大于该系统的平均光。
散射光照射，总的是平均的，在该结构中，这部分光柱密度增加，而其它部分光柱光压就要减少，如果检测该系统的平均光压密度，会与其它地方一样。我们的目的是要不断的提高光的密度，提高能量等级。由此要设法利用这一特点。方法例如上面说过：把该角度光柱，聚焦后再散射，就会得到，高于该系统的平均光压密度。再进入下一个系统。




将直线光聚焦，也可用凸透镜聚焦于反光聚焦等方法。见图




上图将直线光聚焦，也可用凸透镜聚焦于反光等方法。


上图为：该原理的一种透镜的聚焦，左图为原理图，右图为立体图。右图片为角锥透镜图片。





图为：该原理的一种双锥透镜的聚焦，左图为原理图，中图为立体图。右图为方体镜形式。



H、用这种单元多个串联并联来加大温差与能量
用这种单元多个串联并联来极大温差与能量，可以做成‘温差板’、与、‘温差墙’、即墙的一面是高温，另一面是低温。理论上温差可以很大，能量度也很大。


图是用该原理，做到实用温差墙。


图为：多个单元串联与并联组成的温差板。


回到开始的问题：即在一个恒温系统中，两杯温度一样的水，在中间放上这样的温差板，就可以使得，一杯水升温，一杯水降温。


图为回到开始的问题：即在一个恒温系统中，两杯温度一样的水，在中间放上这样的温差板，就可以使得，一杯升温，一杯降温。

I、下面讨论逐级聚焦问题


能否将散射光。聚焦呢？道理也不复杂，即就很多个这种装置，逐级聚焦起来，见下图示意：


图为逐级聚焦示意图




图为逐多级级聚焦，可产生高温示意图


图为本案如同金字塔聚焦高温示意



J、下面再例举一个装置的实际应用例子
上述证明了，利用光通过棱镜产生不平均分配的特点，可以提高光的能量密度，得到高于该系统平均能量，即在聚焦点上，提高了温度。用这一基本原理，可以设计出很多几何结构的温差装置。下再例举一装置实际应用。
下面图为该装置的原理图：


上图为利用本案做成瓦楞板的形式
在透明三角棱镜下，形成的折射光与反射光叠加，使光柱密度增加的光路原理图。图上右：结合本装置的三角透明体。


图左：透明三角瓦楞片立体图。图右：透明三角大片瓦楞片外观图。
该设计结构模型，本装置形状为，将透明三角大片瓦楞片折叠，围成一个方柱体结构，外有反光壳，两端有两个窗口。


上图并采用多组并联、串联的‘集阵’结构.



并采用多组并联、串联的‘集阵’结构，由此达到增大温差的作用。这样，就可以出现一个温差墙，墙的正面热，背面冷。


图为温差墙示意

K、进展
项目进展，上面这个装置单级实验在0、3度左右，理论上可以串联不断加大。我做的其它类型的热辐射二极管，温差器，温差可过1度，研究已经进入了考虑投入实际应用问题。
下图为该模型外观：



热辐射二极管温差器，我设计了多种结构，进行了基本的测设，上面说的只是一种，这种主要是，比较好理解。