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热电荷的基本原理与应用

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:不考虑可能的熵的统计学解释,它担当了热传导过程的载荷的角色。与基本的电荷1.6×10-19C相伴的,存在基本的热荷1bit=k×ln2。测量的每比特的信息需要不少于k×ln2的熵产。测量可以被当做一种劈开中性粒子构造一对热代替电的载荷的方法。和电荷一样,如果热电荷的符号相反,它们相遇时会湮灭。根据热力学第二定律,在每一个现实过程中,正的热电荷量是过剩的。只有在理想过程,正负热电荷相等,这意味着对于理想过程热电荷是守恒的。

热电荷的基本原理与应用

所有的学生都轻松地接受了这样的观点,电能通过电荷在一根金属导体内的转移传递。这里,电荷是能量的载体。热能的传递,我们叫做热量,有另一种载体——熵。

我们把这种过程叫做传导,因为有熵流动的物质可能是静止的。与电流相似,熵流的发生与物质有关。不考虑可能的熵的统计学解释,它担当了热传导过程的载荷的角色。

当电空间载荷由一个移动的绝缘体传递时,这是一种对流电流。相似的过程是通过热水流的热能的对流传递。更多的有关传导和对流的解释将会在一个独立的章节介绍。

如我们所见,熵和信息有着相同的单位只是在符号上不同,我们可以把它们当作不同符号的热荷。它们是可加的广延量,它们的驱动势(强度量)是温度。与基本的电荷1.6×10-19C相伴的,存在基本的热荷1bit=k×ln2(大约为1×10-23J/K)。测量的每比特的信息需要不少于k×ln2的熵产。测量可以被当做一种劈开中性粒子构造一对热代替电的载荷的方法。和电荷一样,如果热电荷的符号相反,它们相遇时会湮灭。(www.xing528.com)

在提到的不同载荷之间存在着一个明显的差异:在电荷之间存在着一个强力,产生了场(库仑力和当电荷在磁场中运动时产生的洛伦兹力),然而在热荷之间,没有排斥力和吸引力,也没有场。

最重要的不同点是电荷的守恒定律(当撇开中性粒子时,正电荷正好等于负电荷)。根据热力学第二定律,在每一个现实过程中,正的热电荷量是过剩的。只有在理想(可逆过程)过程,正负热电荷相等,这意味着对于理想过程热电荷是守恒的。

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