我想出一個永動機原理，違反熱力學定律但理論上挺靠譜的，不知實踐如何，誰來駁斥下？

01-13

假設有兩根管子，管子兩面都是等量的空氣或者其他介質，管子本身密封，中間用一個單向閥門控制空氣在兩個管子內的出入。
閥門很精密，空氣分子的布朗運動能撞開它。

關鍵是這個單向閥門，它很小，正常情況下是閉合的，空氣分子是做布朗運動的，兩側的分子都在同頻率撞擊閥門，但閥門是單向的，所以一側撞擊沒反應，只有另一側撞擊時候空氣分支能通過閥門進入另一側管子。
然後這種情況持續發生，一直持續下去，到最後兩個管子不就是一個管子氣壓特別大，另一個管子氣壓很稀薄了嗎？而且從始至終都沒有任何外力作用於他們。

這是不是違反熱力學定律了？也算永動機了？
想起來挺可行的，實際可行不？難道造不出分子級的閥門？

誰來駁斥下

這個叫麥克斯韋妖

麥克斯韋妖（Maxwell"s demon），是在物理學中假想的妖，能探測並控制單個分子的運動，於1871年由英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋為了說明違反熱力學第二定律的可能性而設想的。

當時麥克斯韋意識到自然界存在著與熵增加相拮抗的能量控制機制。但他無法清晰地說明這種機制。他只能詼諧地假定一種「妖」，能夠按照某種秩序和規則把作隨機熱運動的微粒分配到一定的相格里。麥克斯韋妖是耗散結構的一個雛形。

可以簡單的這樣描述，一個絕熱容器被分成相等的兩格，中間是由「妖」控制的一扇小「門」，容器中的空氣分子作無規則熱運動時會向門上撞擊，「門」可以選擇性的將速度較快的分子放入一格，而較慢的分子放入另一格，這樣，其中的一格就會比另外一格溫度高，可以利用此溫差，驅動熱機做功。

這是第二類永動機的一個範例。

在1981年，Bennett的論文表明

，麥克斯韋妖控制「門」使分子從一格進入另一格中的耗散過程，並不是發生在衡量過程中，而是發生對妖的對上個分子判斷「記憶」的去除過程，且這個過程是邏輯不可逆的。

反駁可以看這個驅逐「麥克斯韋妖」

你這個想法與麥克斯韋妖確實還有區別，但也不可能實現。你假設的閥門還是經典物理的概念，微觀上是不可行的：首先你的閥門質量要足夠小，與分子同量級。但這時候閥門也會有熱運動，不可能一直處在關閉狀態，而只能在開啟與關閉之間作熱振動。因此，這個閥門其實沒有作用。

答案就是不存在不消耗能量的單向閥門。

把你的例子裡面的氣體分子換成電子或者帶電離子，就有實例了。如果所有電荷只能朝一個方向跑，反向不能通過，那閥門兩頭不就有電壓了嗎？這是真實存在的，鋰電池就是這麼工作的。但是這個「閥門」需要消耗化學勢能。

參見《費恩曼物理學講義》第一卷第479頁。費曼講得很清楚

既然分子的布朗運動可以將你的單相閥門撞開，那麼一旦兩側存在壓差，壓差將會使得你的單相閥門無法開啟，所以閥門會迅速關閉，變得無法通過。也即宏觀上，這樣的閥門不存在。

當兩邊擁有氣壓差的時候，低氣壓一側的氣體分子就無法進入高氣壓去，除非有額外的能量。

如同你要用氣筒把氣打到輪胎里。

所有答案都是一個意思，我說的明白點，就是說，你設想的那個閥門是必須消耗能量才能正常工作，而消耗的這部分能量遠大於儀器產生的能量

首先得有一個不消耗能量的單向閥門存在吧

那麼小的單向閘門會因為布朗運動變成雙向的

你的閥門都和空氣分子（O2和N2）一樣小了，那麼小的閥門做得出來嗎？一個分子做成的閥門？（還不能是大分子做成的，這個分子還要不對稱）。而且宏觀世界和微觀世界的景象不一樣，那麼小的「閥門」已經不像宏觀世界裡的閥門了。

首先你得做出一個理想的單向閥門

氣體擴散是有方向的，在無外部能量作用時只能由高壓流向低壓。

題主讓我想到，把一杯水用陽離子膜隔開，無論經歷多長時間，膜兩側ph都不會有多大差距，陽離子膜相當於單向閥門，氫離子相當於氣體分子。