關於第二類永動機問題，這樣為什麼不行呢？

01-23

對第二定律沒有很好地理解。昨天還是想到了這麼幾種情況：

在密閉的房間中內有適量氣體和一個風力發電機，由於房間中氣體分子運動是隨機的，所以有極小概率會出現大量分子朝一個方向運動，那麼這樣正好推動了風力發電機發電。

若房間很小，且僅有一個分子，那麼該分子每次撞擊風車都會造成風車運動發電，分子動能下降。接著分子通過房間牆壁的紅外輻射吸收能量，從而源源不斷輸出能量。

在絕緣的液體中有一個帶電的花粉在做布朗運動，然後它們處於一個線圈之中，花粉的每次運動會產生感應電流，即可以對外做功，而液體因此損失熱量。

那麼，現在問題來了……上述永動機為什麼不能實現呢？

分三種情況討論：

1、熱力學本質上屬於統計學，而不是嚴格意義上的物理學，因此第一種情況在理論上是可以產生的，不違背任何物理定律。但從概率論上來說，從宇宙爆炸等到現在一百多億年的時間中，一間房間中出現這種情況的概率還是接近於0，因此對於永動機來說是毫無意義的。（從這方面考慮，更強的一個理論是彭加萊回歸定理，根據這個定理，所有的物體都算永動機，題主可以自行百度一下）

2、考慮到風車也是由各種粒子組成、且具有溫度，那麼這種微觀層面的撞擊只不過增加了組成風車的粒子的溫度。如果風車的「溫度」高於這個粒子的「溫度」，那撞擊後反而是風車讓粒子加速了，雙方會達到一個平衡，就是溫度相等，不再輸出做功。

3、花粉從一個方向穿越線圈產生正的電勢，反向穿越產生負的電勢，宏觀來說正負抵消。

你需要一隻麥克斯韋妖

題主最大的問題是混淆了微觀的分子運動和宏觀的現象，微觀中的小概率事件只在有限次實驗中會發生，事實上在宏觀世界中實際在無數次地重複得到的結果不存在小概率的問題。

先來仔細看看這幾個例子：

1. 確實有這樣的概率，如果我們用非常精密的示波器來探測風車產生的電壓和電流，會發現風車實際上是在不停顫動的，就有點類似於布朗運動中觀察到的隨機運動。但是，一方面這能量非常小，不能利用；另一方面這樣的能量轉換無非是把空氣分子的無序運動轉換成了導線中電子的無序運動，並不與第二定律相矛盾；

當然，如果我們有一個裝置，能夠不論電流方向而產生能量，就會產生永動機了。我印象中現在的交流電動機應該是需要知道交流電的頻率的，去百度了下貌似是這樣，那麼對於完全隨機的電流就沒辦法了。

2. 在這個系統中，我們需要考慮的是發出熱輻射的源：牆壁。這個系統是熱力學系統，所以發出的熱輻射，如果當做電磁波，它的偏振方向是完全隨機的。對於一個電量很小的小球，這樣的輻射並不能造成任何的宏觀運動，最多就是完全隨機的顫動，因此我們大概不會看見一個到處亂飛的小球，而是在某個地方顫動的小球。這樣吸收的能量仍然是無序的。同樣，如果我們有一種方法，能把無序的電流轉換成有序的能量就好了，但是這種裝置目前哈不存在。

3. 這個例子其實更為恰當：花粉是宏觀物體，和液體之間的熱傳遞是沒有問題的；帶電粒子在線圈中運動，會誘導電流產生，大概也是比較容易理解的。但是仍然是那個問題：我們得到的是完全無序的電流，目前也不存在這樣的裝置讓我們能夠利用無序電流的能量，所以並不產生矛盾。

那麼，這些例子說明了什麼問題呢？第二定律，如果拋開數學表述不談，實際上說的是：我們不能利用無序的能量，或者說：我們不能把無序的能量轉化成有序的能量而不做更多的投入。上面的三個例子裡面，都是把無序的能量轉化成了無序的能量，這個是不違反第二定律的。

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我們假定分子有這樣一個分布函數：

$f(p_{i},q_{i},t)$

$p_{i}$ 是第i個分子的動量， $q_{i}$ 是第i個分子的位置，他們都是三維矢量；

那麼，我們就可以計算所有分子有同樣動量的概率：

$P=frac{1}{A} int_{p_{i}=p_{0}} f(p_{i},q_{i},t)dpdq$

我們先完成對p的積分：

$int_{p_{i}=p_{0}}fdp=0$

這相當於積分區域是一個點，結果當然是0；

所以，概率本身是0.

也就是說，所有分子不可能具有相同的速度。

以上回答是為了解決評論區的問題：分子有可能以相同速度運動。

宇宙都會生滅，不存在真正的永動！

看了兩遍都不知道你在講什麼，好好讀書吧。

從純概率上來說，並不是不可能吧？

隨機漲落的過程出現了宏觀上可以利用的不均衡，我覺得這個也不一定就完全不可能。

不過如果等個幾百億年才出現一次，那也可以當作沒有了。

不是還有一個玻爾茲曼大腦的假設，其中有一種觀點就是，為了解釋第二定律關於時間上的不對稱，就假定這個宇宙的誕生本身就是因為一次很大很罕見的隨機漲落嗎？

能實現但是都要產生其他影響不違反熱力學定律