Второй закон термодинамики. Попытка опровергнуть :)

[pwn]

Приветствую всех

Я тут новичок, поэтому прошу не судить строго. Кроме того я не физик а радиолюбитель, который хочет поделиться гипотезой ставящей под сомнение сабж.

Суть: всем известен прибор который называется электронная лампа. Простейшая - диод, содержит подогреваемый катод и анод. Есть более сложные, например триод, который содержит еще и сетку. Радиолюбители знают, что если разогреть катод и замкнуть через миллиамперметр сетку и катод то будет протекать некоторый ток, который целиком зависит от эмиссионных свойств катода. На этом основан способ проверки работоспособности ламп и кинескопов которым широко пользовались, ничего необычного в нем нет. Однако если посмотреть на него с другой стороны, то ток в цепи протекает не за счет разности температур (хотя она и имеет место в лампе) а за счет разницы эмиссионных свойств катода и сетки. То есть, если сетка будет также как и катод разогрета до одной температуры, потенциал между ними уменьшится, но не до нуля, так как сетку делают из материалов с высокой работой выхода электронов и при рабочей температуре катода собственное поле сетки будет слабее и не сможет затормозить все электроны от катода. То есть возможно протекание тока при отсутствии разности температур в системе, что согласно закона сохранения энергии будет приводить к отбору энергии из системы и ее охлаждению с совершением полезной работы, что противоречит второму закону термодинамики, гласящему что энтропия системы без приложения энергии извне может только возрастать.

Для доказательства этого необходимо провести натурный эксперимент, провести который я лично не имею возможности. Для этого нужно собрать прибор по конструкции напоминающий ламповый диод, в котором по торцам трубчатого анода должны быть вставки из теплопроводной керамики, передающие тепло от анода к катоду, а сам подогреватель должен быть расположен поверх анода. Тем самым при прогреве анода будет через керамические вставки прогрет и катод, установится равновесие при котором температуры анода и катода будут одинаковыми. Но так как катод выполнен из материала с малой работой выхода электронов (например из оксида бария) а анод наоборот из материала с большой работой выхода (стандартные сплавы, используемые для анодов в лампах), то такой прибор при отсутствии разности температур будет давать разность потенциалов и регистрировать электрический ток при замыкании цепи между катодом и анодом, что и будет доказательством верности гипотезы.

Просьба ко всем физикам кому интересен этот вопрос откликнуться и аргументированно обсудить гипотезу.

С уважением,
Вячеслав Панов.

[Deggial]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (М)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: физики разберутся

[Xey]

pwn в сообщении #1050160 писал(а):

катод выполнен из материала с малой работой выхода электронов (например из оксида бария) а анод наоборот из материала с большой работой выхода

В этом опыте разная работа выхода электронов должна будет скомпенсироваться суммарной контактной разностью потенциалов цепи, когда вы ее замкнете, соедининив анод и катод.

[pwn]

В обычной лампе ничего не компенсируется когда замыкается цепь. Единственное что могло бы скомпенсировать это объемный заряд анода прогретого до той же температуры что и катод. Но равновесия не будет если разная работа выхода электронов для материала анода и катода.

[Munin]

pwn в сообщении #1050201 писал(а):

В обычной лампе ничего не компенсируется когда замыкается цепь.

Это вы напрасно так думаете.

Xey
Может и не полностью скомпенсироваться - тогда цепь будет работать как термопара, за счёт разности температур нагретых металлов в лампе, и холодных - в остальной части цепи.

[Pphantom]

В воздухе висит кирпич, а под ним находится земля. Оба компонента системы (и кирпич, и земля) имеют одинаковую температуру. Если кирпич отпустить, то он упадет на землю, что приведет к протеканию кирпича при отсутствии разницы температур в системе и, возможно, даже совершению какой-то полезной работы (если кирпич, упав, стукнет по тому, по чему нужно). Надо ли думать, что второе начало термодинамики и в этом случае в опасности?

P.S. Вообще говоря, вышеописанная ситуация ничем принципиально не отличается от изложенной в стартовом сообщении. Но думать про кирпич, возможно, будет удобнее.

[pwn]

В обычной лампе если только разогреть катод и не прикладывая никаких напряжений просто через миллиамперметр замкнуть цепь сетка - катод тобудет идти ток. Для ламп с большим катодом например 6П45С ток может быть за сотню миллиампер. Зависит этот ток только от состояния катода - исправен ток большой, неисправен - ток маленький. Никакой контактной разницы тут нет, это не термопара. Можете сами найти любую лампу со старого телика и проверить. Далее кирпич тут ни при чем - роль источника энергии играет разогретый катод а не то что подвешено где-то. Тепловое движение молекул катода приводит к тому что часть электронов покидает катод и образует вокруг него облако, которое достигнув сетки наводит в ней ЭДС. Замыкаем цепь - идет ток. За счет того что часть электронов облака достигнув сетки опять возвращается в катод. За счет какой энергии совершается эта работа? За счет теплового движения молекул катода. Но не за счет разницы температур а за счет разницы объемных зарядов сетки и катода. В обычной лампе нагреть сетку до той же температуры что и катод не получится, но можно это сделать в описанном мною эксперименте. Тогда будем иметь систему температура которой во всех точках константа, но она будет генерировать ЭДС. Только потому что объемный заряд сетки (анода) будет меньше в силу свойств самого материала. Далее если замкнуть цепь, то будет кроме потерь на излучение отбираться малая часть тепловой энергии на эл. ток, т.е. будет происходить хоть и ничтожное но охлаждение системы с совершением при этом полезной работы. Согласно второго закона для охлаждения системы наоборот нужно совершать работу, т.е. подводить энергию извне.

[Munin]

pwn в сообщении #1050222 писал(а):

Никакой контактной разницы тут нет, это не термопара. Можете сами найти любую лампу со старого телика и проверить. Далее кирпич тут ни при чем - роль источника энергии играет разогретый катод а не то что подвешено где-то.

При таком уровне понимания физики, объяснить вам что-то будет трудно.

[Cos(x-pi/2)]

pwn

pwn в сообщении #1050160 писал(а):

... я не физик а радиолюбитель ...

Поэтому, если Вы заинтересованы разобраться в физике, а не спорить голословно, то, пожалуйста, скачайте книгу по физике

Г.Е. Зильберман "Электричество и магнетизм"

(без хлопот эту книгу можно найти здесь: ссылка)

и читайте главу VI "Основы электронной теории вещества". Начиная со стр. 208 там речь идёт именно о термоэлектронной эмиссии, а далее на стр. 219 разъясняется контактная разность потенциалов. Вы уж постарайтесь там напрячь всё своё внимание и хорошенько познакомьтесь наряду с понятием "работа выхода" также с понятием "уровень Ферми" (или "химический потенциал" электронов). И тогда, когда осознанно дойдёте до стр. 221, Вы поймёте неизбежность вывода:






Другими словами, в состоянии термодинамического равновесия ток в системе равен нулю. (Речь здесь не идёт о сверхпроводящем состоянии, помещённом в магнитное поле, - в нём были бы возможны незатухающие, "мейсснеровские" токи.)

На этом, конечно, не следует останавливаться; следует дойти хотя бы до стр. 229 (а вообще-то, по-хорошему, если Вы интересуетесь физикой, то её надо изучать всю и последовательно; иначе так и будете топтаться на пятачке детских "опровержений" азов).