第二类永动机简介
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概括来说热力学第二定律的表述主要包括两个方面:1热机和热电偶发电。
系统中,利用机械能形成温度差所消耗的能量大于利用此温度差形成的能量转化所产生的能量。
2压缩气体做功。
利用机械能压缩气体所消耗的能量大于做功形成的能量。
热力学第二定律说明的是第一代第二类永动机不能做成功。
总的来说热力学第二定律表明:机械能能压缩气体、形成温度差,此过程熵增加了。
本理论表明:浓度差的形成是不依靠机械能。
热力学第二定律与本理论的区别是:形成做功的条件是否要依靠机械能。
图(1)中,在重力势能转化为机械能时,水的流动产生的浓度差,是不依靠任何能量的。
图(2)中,浓度差的形成是依靠电势能,也不是依靠机械能。
本理论是第二代第二类永动机。
在热力学第二定律基础上,第二代第二类永动机的创新是:不依靠机械能产生温度差、压缩气体。
在用“墙”隔离的两个房间内开一道”弹力门” ,此“门”只充许一个分子通过,A房间有门框,门两边没有把手,只能推门。
熵增的热力学理论只能表明:B房间的几率大的分子更喜欢去推门,A房间有门框,分子推不开门,不能进入到A房间;A房间的几率小的分子偶尔去推门,房间没有门框,分子能推开门,进入到B房间。
再在墙上增加一个通道,B房间的几率大的分子进入到A房间比A房间的几率小的分子进入到B房间多,产生扩散·降温。
这样就能源源不断的得到热能。
它并没有违背熵增的热力学理论。
说明第二代第二类永动机是可能存在的。
分析:图(1)中,溶液的密度大于水的密度,半透膜只允许水通过,根据渗透、反渗透、液体压强和连通器的知识有[-e水 g(h1+h2+h3)+e水gh2+P1+elgh3+(-P2)]=0。
溶液的浓度平衡可知:溶液的浓度处处相等。
有上方半透膜水产生的渗透压与下方半透膜水产生的渗透压大小相等、方向相反。
即P1+(-P2)=0。
有h1=(el- e水)h3/ e水。
再利用水面的高度差h1,做成利用水的重力势能的动力机械有:递增函数f(P1-P2)=h1=[(el- e水)gh3+(P1-P2)]/ e水g,-(el- e水)gh3小于、等于P1-P2小于、等于0。
浅谈第二类永动机化工(4)班赵智君第二类永动机产生的历史背景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。
历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国人约翰·嘎姆吉为美国海军设计的零发动机,这一装置利用海水的热量将液氨汽化,推动机械运转。
但是这一装置无法持续运转,因为汽化后的液氨在没有低温热源存在的条件下无法重新液化,因而不能完成循环。
1820年代法国工程师卡诺设计了一种工作于两个热源之间的理想热机——卡诺热机,卡诺热机从理论上证明了热机的工作效率与两个热源的温差相关。
德国人克劳修斯和英国人开尔文在研究了卡诺循环和热力学第一定律后,提出了热力学第二定律。
这一定律指出:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学第二定律的提出宣判了第二类永动机的死刑。
“饮水鸟”永动机“饮水鸟”永动机解释饮水鸟只要有水就能动,这已经是客观事实了,我桌子上就有一个。
你可能说缺水时不就不能动了么。
那你可以将饮水鸟放在河边、湖边,海边。
然后转动处加个发电机就可以发电了。
你可能说这发电量太小吧。
那为什么不改进下呢,做个较大型的鸟,做上成千上万个。
反正是一次性投入,已经不用任何投入,便有源源不断的电传出来了。
在没有温度差的情况下,从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器,它违反了热力学第二定律,故称为“第二类永动机”。
第二类永动机的发展前景而本文的研究认为,“热力学第二定律”是错误的,第二类永动机是能实现的。
关于热力学第二定律的解释为:关于内能和其它形式能量,(如机械能、电磁能等)的特殊转化规律,解决热现象,有关实际过程的方向性问题。
它有不同表达方式,(1)克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
工程热力学第五章思考题5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立?(1)功量可以转换成热量,但热量不能转换成功量。
答:违反热力学第一定律。
功量可以转换成热量,热量不能自发转换成功量。
热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机,但对于可逆定温过程,所吸收的热量可以全部转换为功量,与此同时自身状态也发生了变化。
从自发过程是单向发生的经验事实出发,补充说明热不能自发转化为功。
(2)自发过程是不可逆的,但非自发过程是可逆的。
答:自发过程是不可逆的,但非自发过程不一定是可逆的。
可逆过程的物理意义是:一个热力过程进行完了以后,如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态,且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态,而不留下任何痕迹,则此过程称为可逆过程。
自发过程是不可逆的,既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。
根据孤立系统熵增原理,可逆过程只是理想化极限的概念。
所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。
(3)从任何具有一定温度的热源取热,都能进行热变功的循环。
答:违反普朗克-开尔文说法。
从具有一定温度的热源取热,才可能进行热变功的循环。
5-2 下列说法是否正确?(1)系统熵增大的过程必须是不可逆过程。
答:系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。
只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。
根据孤立系统熵增原理,非自发过程发生必有自发补偿过程伴随,由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小,总的效果必须使孤立系统上增大或保持。
可逆过程只是理想化极限的概念。
(2)系统熵减小的过程无法进行。
答:系统熵减小的过程可以进行,比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程,系统对外放热,熵减小。
(3)系统熵不变的过程必须是绝热过程。
答:可逆绝热过程就是系统熵不变的过程,但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增,不一定是可逆绝热过程。
(4)系统熵增大的过程必然是吸热过程,它可能是放热过程吗?答:因为反应放热,所以体系的焓一定减小。
但体系的熵不一定增大,因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。
第二类永动机能实现吗——余晓辉论热力学第二定律什么是第二类永动机?从单一热源吸热使之完全变为有用功,而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。
简单地理解,如果实现第二类永动机,那么我们有可能让海洋降低温度而从中获得取之不尽、用之不竭之能量。
与第二类永动机相关的是所谓的热力学第二定律。
克劳修斯认为,不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
开尔文则认为,不可能制成一种循环动作的热机,从单一热源取热,使之完全变为功而不引起其它变化。
此二人的表述就是所谓的热力学第二定律。
这个定律看上去很费解,究竟是什么意思呢?其实此二人也不完全懂得该所谓定律的意义,所以论述之含义不清。
让我们来看看究竟什么是热力学第二定律。
在地球的重力系统中,物体从高处降落到低处,会释放重力势能给其他系统。
即物体从一种高势能状态转变到低势能状态时会向其他系统释放势能。
在地球的重力系统中,这种势能是重力势能,重力势能的大小与物体距离地球的位置高低有关。
而在热力学系统中,这种势能是热势能,热势能与物体的温度有关。
高温物体变为低温物体时会释放热势能给其他系统。
但是在传统热力学中,没有引入热势能的概念,从而导致热力学概念认识模糊混乱。
我们现在从热势能的角度看看,热力学第二定律究竟表达了什么样的物理规律?一个热力学系统物体从高温的高热势能状态,转变为低温的低热势能状态,需要通过另外一个低温热力学系统物体经热传导而实现,因为高温的物体本身不能自发实现这样的变化,必须是通过不同物体系统相互作用而实现,没有系统的相互作用,则高温物体保持状态不变,而低温物体不能向高温物体实现热传导,这是因为热势能只能从高温物体向低温物体传导。
这就是所谓的热力学第二定律的内涵。
那么热力学第二定律真的正确吗?表面看似乎很正确,其实是不正确的。
对于单纯的单一热力学系统,热力学第二定律是正确的。
所谓单纯的单一热力学系统,就是这个系统只有热势能。
但是,事实上存在各种复合系统,即一个系统中存在多种不同类型的子系统,譬如说,一个磁石物体,既有热势能,又有磁势能,所以是一个复合系统,这样的一个系统之状态发生变化时,可以不受热力学第二定律之限制,即当磁势能发生变化时,该物体的热势能也可能发生变化,从而使该物体未经热传导而实现升温或者降温变化,在这样的过程中,热势能会与磁势能相互转化。
热工学习题(一)名词解释:1.Thermodynamics:Work is defined as the mechanical form of energy that is transferred between systems and its surrounding through boundary.2.conservation of energy principle(1)Energy can be neither created nor destroyed, it can only change forms.(2)In the nature, every substance has energy, which has different change forms. It can change from one form to another, but during the change, the total energy is unchangeable.3. closed system:energy, but not matter, can be exchanged with the environment. Examples:a tightly cappedNeither energy nor matter can be exchanged with the environment - in fact, no interactions with the environment are possible at all.4.open system:Both energy and matter can be exchanged with the environment. Example: an open cup of coffee.5 isolated system :Without any contact with the environment.过程:指热力系由一个状态变化到另一个状态时所经历的全部状态的集合。
第二类永动机相关讨论第二类永动机简介及举例第二类永动机原理及可行性总结趣味延展热能二班李兵火学号20110403210一第二类永动机简介及举例定义:永动机是一类所謂不需外界输入能源、能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外做功的机械。
而从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。
只有单一的热源,它从这个单一热源吸收的热量,可以全部用来做功,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。
注:所谓“单一热源”(single reservoir),是指温度均匀并且保持恒定的热源,如果热源的温度不是均匀的,则可以从温度较高处吸收热量,又向温度较低处放出一部分,这就等于工作在两个热源之间了。
热机做功需要有两个热源,从高温热源吸热,向低温热源放热,吸热量与放热量之差就是做功量. “单一热源”是指温度均匀并且恒定不变的热源。
在热力学中所提到的热源,一般是指热容量很大的物体或装置。
当从外界吸收热量时,它的温度并不上升;而向外放热时,它的温度并不降低。
附热力学第二定律:①热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体(不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化,这是按照热传导的方向来表述的)。
②不可能从单一热源取热,把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的)。
在①的讲法中,指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移,而不能由低温物体自动向高温物体转移,也就是说在自然条件下,这个转变过程是不可逆的。
举例:历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国人约翰·嘎姆吉为美国海军设计的零发动机,这一装置利用海水的热量将液氨汽化,推动机械运转。
但是这一装置无法持续运转,因为汽化后的液氨在没有低温热源存在的条件下无法重新液化,因而不能完成循环。
所以这是一个错误的永动机设想。
二第二类永动机原理及可行性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的设计原理。
第三类永动机别莱利曼在《趣味物理学》中写了不少关于永动机的故事.有一个人生城建成了永动机,呼吁专家去鉴定.后来真的去了一伙人参观,那人抬出来一个看起来挺复杂的装置,费了几个牛的力气,把机器发动起来.遗憾的是,只转了一小会儿,就停了下来。
那人接着折腾,折腾到最后,很不好意思地对大家说:它总是发脾气。
(别莱利曼,1979)第一类永动机和第二类永动机永动机是人类的一个梦想,而且是建立在科学之上的梦想-—虽然现在被看成是伪科学了-—因为所有的永动机探索者在涉及他们的机器时,依据的都是某种科学的原理,而不是神秘的超自然力。
最初,这些科学爱好者是想造出“东东1”:一个循环系统,能够实现自循环,并且在每一次的循环中,除了产生维持其自身运转的能量,还多少有点富裕。
这样,就可以源源不断地向系统之外输出能量,不光是人,那些大牲口,什么骡子啊,马啊,都可以歇歇了。
这个东东将给野外科考队员提供极大的方便,无论走到哪里,帐篷支起来,把东东1一架,所有的灯都亮了,比电池方便多了,而且环保。
当然了,在家也可以用啊,无论是水电站还是核电站,都不用建了!梦想固然很好,不过,已经创造了很多奇迹的科学,这回不灵了。
永动机爱好者几乎尝试了所有的科学的现象,什么电啊、磁啊、毛细现象啊;什么杠杆啊、滑轮啊、斜面啊,没有一个成功的。
再到后来,物理学家给出了一个能量守恒定律,这个定律宣判:东东1造不出来。
能量守恒定律现在也叫做热力学第一定律——可见热力学不只有一个定律—-我们简称它热一律吧!刚开始的时候,总有人不相信它——到现在还有人步信,所以接着试,屡战屡败,屡败屡战,总有人不甘心。
不管怎么说,永动机是个多么美好的梦想啊!王力雄在小说《永动机患者》中就写了一个执着的农民,他就是要造出永动机,他相信,永动机开转之日,就是家乡人民脱贫之时!美好的梦想要靠科学来实现,于是又有人想出“东东2",它能够吸收空气(或者海水,或者别的东西)中的热量,转化成电能(或者其他可用的能量),转化出来的灯与吸收过来的,所以不违背热一律。
举例说明永动机是不可能制成的摘要本文通过对举例说明和对热学原理的阐述验证永动机在现在是不可能实现的。
关键字永动机;热力学第一定律;热力学第二定律;热力学第三定律1 引言在热力学中,我们知道能量是不可能凭空产生的,也不可能从单一热源吸收热量全部用来做功,并且热机的功率是达不到百分之百的,所以必然有能量损失,于是乎在不加人能量的情况下是无法实现永动的。
2 第一类永动机自从永动机从印度开始提出,人们对永动机的追求就从没有停止过。
十三世纪的一个叫亨内考的法国人提出的永动机,也可以说是最早的永动机。
轮子中央有一个转动轴,轮子边缘安装着12个可活动的短杆,每个短杆的一端装有一个铁球。
方案的设计者认为,右边的球比左边的球离轴远些,因此,右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。
这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去,并且带动机器转动。
但是这个装置的实验结果是只是左右摇摆了几下就停下来了。
由杠杆平衡原理可知,右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大,但是重物的个数却较少。
精确的计算可以证明,总会有一个适当的位置,使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用(力矩)恰好相等,互相抵消,使轮子达到平衡而静止下来。
16世纪70年代,意大利的一位机械师斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。
他在设计时认为,由上面水槽流出的水,冲击水轮转动,水轮在带动水磨转动的同时,通过一组齿轮带动螺旋汲水器,把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。
他想,整个装置可以这样不停地运转下去,并有效地对外做功。
实际上,流回水槽的水越来越少,很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池,水轮机也就停止了转动。
所以就不会永远动下去。
第一类永动机都是依赖能量的无限输出的,但是能量是只能换的,它只能由一种形式转换成另一种形式,而不能凭空产生。
像浮力就是人们利用的最多的一种力,但其实系统中总能找到一个点使得力矩平衡的。
例如:水从上往下流的水力,足以带动一个抽水的系统将水再抽回去。
论永动机正文目录:1.历史及概要2.第一类永动机1.工作原理及定义2不成立的证据1.力的方面2.能量的方面3.第二类永动机1.工作原理及定义2.不成立的证据1.热力学第二定律克劳修斯表述的方面2.热力学第二定律开尔文表述的方面4.磁力永动机1.简要介绍5.总结关键词:第一类永动机,第二类永动机,能量守恒定律,热力学第二定律正文:论永动机1.历史及概要永动机,即通过一定条件可以永远对外做功的机械,科学家们从公元1200年之前就开始研究这类机械,研究者中不乏达芬奇这样的有名的机械设计师和科学家,但没有一个人成功,所以从1775年法国科学院宣布不再接受任何永动机的设计方案开始,各国就陆续不再接受永动机的专利申请。
为什么要研究永动机呢?因为这类机械一旦研究成功就将为人类带来大量能量,从此人类就将告别化石燃料,这无论在第一次工业革命时期还是第二次工业革命时期还是今天都是无法想象的,这就是为什么要研究永动机。
那么永动机是如何工作的呢?请看下图:2.第一类永动机此图为达芬奇设计的第一类永动机的构造图,从这张图我们可以看出上方钢球比下方钢球离轮心更近,给予其动力时上方钢球随轮向下方移动,下方钢球随轮向上移动,当下方钢球移动到上方时,受重力作用继续移动,上方钢球移动到下方时,由于其具有惯性还会继续向上移动,在这些综合因素的作用下轮就可以一直转动,从此我们可以得出第一类永动机的定义:不需要外界输入能量即可不断对外做功的机械。
那么它不成立的原因何在?我们先从它的工作原理也就是力的角度分析:从图中我们可以看到,虽然上方钢球比下方钢球离轮心更远,但下方钢球比上方钢球数量更多,重力更大再加上摩擦力的作用,使得这个机械会慢慢停下来。
再从能量的角度分析:此类永动机不需要外界供能就能一直对外做功,根据能量守恒定律中能量不会凭空产生这一点来看这是不可能成立的,所以第一类永动机就宣告破产了3.第二类永动机在热力学第一定律问世之后,人们意识到能量是不可能被制造出来的,于是人们就设计出这样一个装置,它可以从单一热源吸收热量并使之完全转化为功而不产生其他影响,只要工作原理满足这一定义的永动机我们称之为第二类永动机。
七谈"永动机"分类:新能源发电| 标签:节能减排清洁能源第二类永动机|{对"永动机"说句公道话} 一谈"永动机"[编辑]永动机为什么到现在还没有出现,其原因如下:1.科学界前辈早已界定无法实现,大多数人也认为是正确的,给研究此学科的人制造了许多不便。
2.研究在单学科,纯机械,纯机器中进行,没有把它看作是一套大型装置,一座大型工厂,集多学科的技术人员共同研究,所以很难取得突破。
3.国家政府不支持,经费取得困难,为官者都认为是伪科学,有谁还敢拿科学开玩笑,科学家也就很难去开拓。
4.对'永动机'界定不合理,100%的永动确实难以达到,那么70%的永动是否算永动机,50%的永动就可节约一半的能量,只要节能减排就有意义,所以不要那么死板,那么教条,永动机就一定会在科技进步中出现。
但单纯的永动不能改变能源利用格局,因为功率很难做成象火力发电.核能发电的规模,只有"第二类永动机"可以无限的放大,改变能源利用格局的只有第二类永动机可以担任.第二类永动机在不远的将来,一定会出现在能源生产的舞台上,为解决能源危机而出世。
[编辑] 再谈"永动机""永动机"科技界的定义是:不输入任何能量的推动,机器能永远运转,还能对外输出功率,从这种定义去讲,"永动机"真的很难实现。
因为不符合客观规律,因此永动机就被打入伪科学的黑名单,无法和节能降耗相提并论,使"她"无法为人类贡献巨大的能源,使人类过早的消耗了应该长期使用的能源,{这和过度浪费有关}如果这样消耗资源,我们的子子孙孙可就要在无源的日子里度过。
为了科学的进步,科学高效的利用有限能源,必须对永动机从新界定,100%的永动很难实现,但如果能达到70%算不算永动机,达到50%就可节约一半的能源,这要比节能降耗强多了,任何科学在一步一步的提高,永动机也一样,如果能达到70%永动,那么80%.90%也一定在科学进步中逐步达到,那么算不算永动机呢?对永动机不要要求的那么高,死死的定个框框,不能雷此半步,能达到50%就可节约一半的能源,比节能降耗强多了,叫个永动机又怎么啊!只是个叫法而己,能节约能源才是硬道理.可以给永动机规定一个范围,如A型达到90%,B型达到80%,C型达到70%,D型达到60%,E型达到50%.低于50%就不算永动机.这样就给永动机彻底平反了,永动机就一定会实现.但不是一台机器,而是一套装置,一坐工厂。
【高中物理】高中物理知识点:第二类永动机第二类永动机:第二种永动机无法制造:没有冷凝器,只有一个热源,从这个热源吸收的热量可以用来做功,而不会引起其他变化。
这种热机被称为第二种永动机。
第二种永动机无法制造。
虽然它没有违反能量守恒定律,但它违反了热力学第二定律。
相关高中物理知识点:布朗运动布朗运动:1.概念:悬浮在液体中的固体颗粒所做的无规则运动2.条件:在任何温度下,悬浮在液体中的任何固体颗粒都可以进行布朗运动3.起因:液体分子对微粒撞击的不平衡4.特点:① 只要液体不干,布朗运动就不会停止②微粒越小,布朗运动越显著③ 液体温度越高,布朗运动越显著5.意义:布朗运动虽不是分子的运动,但反映了分子运动的情况6.备注:① 分子的运动是不规则的,但不是不规则的,并且遵循统计规律②布朗粒子的等时位置连线图不是粒子运动的轨迹布朗运动和热运动的比较:相关高中物理知识点:分子间的相互作用力分子间空隙基于:分子可以永不停息地运动气体很容易被压缩水与酒精混合后总体积减小物体的热膨胀和冷收缩等分子力:1.概念:引力和斥力同时存在于分子之间,分子力是两者的合力。
2.存在依据:分子间有空隙,但液体仍有一定的体积,固体有一定的形状和体积等;固体很难被拉断,固体、液体很难被压缩等3.分子间引力和斥力随分子间距离的减小而增大,但斥力随距离变化迅速,分子力与分子间距离的关系不是单调的相关高中物理知识点:物体的内能物体的内能:1.定义:物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和,叫做物体的内能2.备注:① 物体的内能与物体的温度和体积以及物体中所含分子的数量有关②物体做机械运动具有的机械能对物体的内能没有贡献③ 所有物体都有内能内能与温度、体积的关系:(1)内能和温度之间的关系。
温度只是物体中分子热运动平均动能的符号,而不是物体内能的符号。
对于高温物体,内部能量不一定很大;对于温度较低的物体,内部能量不一定很小。
同一物质在相同温度和质量下的内能也会因状态的不同而不同。
永动机的历史回顾摘要:永动机是千百年来人们所探寻的机器,虽然已被证明不可行,但不可否认其对科学发展起到了一定的推进作用。
本文主要回溯了永动机的发展史并指出了几种常见永动机的理论缺陷,主要包括第一类永动机(违反能量守恒定律的),第二类永动机(违反热力学第二定律的),第三类永动机(人们设想出来的磁力永动机)关键词:永动机;热力学第二定律;溶液;吸水鸟1、课题背景永动机是指可在没有外部能量输入的情况下,自行持续对外界做功以致产出能量的理想化模型,本身是违反热力学第二定律或能量守恒定律而无法制造出来的。
在当今时代,科学学者们已经达成共识:任何企图设计永动机的努力都是完全没有意义的、徒劳的工作。
但如果把目光转向科学史,我们就会发现:与“徒劳、无意义”恰恰相反,科学学者们对永动机的探索历程充满着科学的智慧和天才的设计。
因此永动机理论是科学史上一朵难得的奇葩,绝大多数科学成果都是依靠“证实”而获得的,永动机催生出来的两大热力学定律——热力学第一定律或称能量守恒定律、热力学第二定律或称熵增加原理,都是依靠相应类型永动机“无法制成”这一“证伪”的工作而获得的。
可以说,永动机的探索在一定程度上推动了物理学的发展,是人们对科学的探索过程中的一环。
假若没有永动机,热力学或许至今还是一片狼藉。
牛顿曾经说“永动机的探求者是想从虚无中得到什么。
”正因为永动机设计的探索具有“证伪”这一特殊性,实际上热力学第一定律和第二定律都应理解为“公理”而非“定理”,即并没有严谨的逻辑支持。
这也就导致时至今日,仍有一些民间“科学家”认为其存在漏洞,永动机有可能制成。
关于永动机的探讨至今竟然仍未停止,这些民间科学家甚至用永动机原理制作出了一些“产品”。
这类产品无疑就是骗局。
综上,我想通过本文,以永动机的原理分类(第一类、第二类等)为序,简要回顾永动机的探索历程,一方面纪念这些人通过“徒劳的”探索为科学发展做出的贡献,另一方面也阐释清楚目前存在的一些永动机“为什么不能永动”或“为什么不是永动机”。
分析常见几种有趣的“永动机”我们知道,永动机有两类:不消耗能量而能永远对外做功的机器,它违反了能量守恒定律,故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下,从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器,它违反了热力学第二定律,故称为“第二类永动机”。
在人类科学发展史上曾出现过无数的学者进行开发“永动机”,其中不乏很多科学家,下面列举几种有趣不可实现的永动机。
一、重力“永动机”例1文艺复兴时期,意大利的达芬奇设计了如图1所示的装置。
他设计时认为,在轮子转动过程中,右边的小球总比左边的小球离轮心更远些,在两边不平衡的力矩作用下会使轮子沿箭头方向转动不息,而且可以不断地向外输出能量。
但实验结果却是否定的。
达·芬奇敏锐地由此得出结论:永动机是不可能实现的。
下列有关该装置的说法中正确的是()A.如果没有摩擦力和空气阻力,该装置就能永不停息地转动,并在不消耗能量的同时不断地对外做功.B.如果没有摩擦力和空气阻力,忽略碰撞中的能量损耗,给它一个初速度,它能永不停息地转动,但在不消耗能量的同时,并不能对外做功.C.右边所有小球施加于轮子的动力矩并不大于左边所有小球施于轮子的阻力矩,所以不可能在不消耗能量的同时,不断地对外做功.D.在现代科学技术比较发达的今天,这种装置可以永不停息地转动,在不消耗其它能量的基础上,还能源源不断地对外做功.解析:该设计中,当轮子转动时,虽然右边的小球总比左边的小球离轮心更远些,但是右边小球的个数总比左边的少,实际上右边所有小球施加于轮子的动力矩等于左边所有小球施于轮子的阻力矩,轮子在不受到外力作用时将保持平衡状态.如果没有摩擦力和空气阻力,且忽略碰撞中的能量损耗,给轮子一个初速度,轮子就能依靠惯性永不停息地转动。
故正确答案为BC。
二、风力“永动机”例2利用牛顿第三定律,有人设计了一种交通工具,如图2所示,在平板车上装了一个电风扇,风扇转动时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上,靠风帆受力而向前运动,对这种设计,下列分析中正确的是()A.根据牛顿第二定律,这种设计能使小车运行B.根据牛顿第三定律,这种设计能使小车运行C.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第二定律D.这种设计不能使小车运行,因为它违反了牛顿第三定律解析:风扇吹出的风对风帆有向前的作用力,风又给风扇一个向后的作用力,因此对于整个装置而言,作用力和反作用力都是内力,小车不会运动,故选D.三、浮力“永动机”例3有人设计了如图3所示的“浮力永动机”。