这个永动机为什么不能成功?能量消耗在哪里? - 爱问答

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这个永动机为什么不能成功?能量消耗在哪里?

这个永动机为什么不能成功?能量消耗在哪里?

永动机是一类所谓不需外界输入能源、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。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"。这两类永动机是违反当前客观科学规律的概念,是不能够被制造出来的。


第一类

历史上有不少人有过这样美好的愿望:制造一种不需要动力的机器,它可以源源不断的对外界做功,这样可以无中生有的创造出巨大的财富来,在科学历史上从没有过永动机成功过,能量守恒定律的发现,使人们认识到:任何机器,只能转变能量存在的形式,并不能制造能量。因此根本不能制造永动机。它违背热力学第一定律:物体内能的增加等于物体从外界吸收的热量与物体对外界所做功的总和。


第二类

曾经有人设计一类机器,希望它从高温热库(例如锅炉)吸取热量后全部用来做功,不向低温热库排出热量。这种机器的效率不是可以达到100%了吗?这种机器不违背能量守恒定律,但是都没有成功。人们把这种只从单一热库吸热,同时不间断的做功的永动机叫第二类永动机。这种永动机不可能制成,是因为机械能与内能的转化具有方向性:机械能可以转化内能,但内能却不能全部转化为机械能,而不引起其它变化。从研究永动机得到的意外收获。

前已提及,英国科学家焦耳也曾被永动机这一"奇妙"的发明所吸引,并为此做了一二十年的实验,但最后他留给后世的并不是永动机,而是证明永动机不可能的"热功当量定律",这应该算是研究永动机得到的意外收获。

斯台文是这方面的另一个例子。在他那个时代(16世纪末-17世纪初),有一种永动机是广泛被谈论着的,有14个能滚动的很重的铁球用链子连起来放在一个三棱体上。三棱体的一边比较斜,一边比较陡,且斜的一边比陡的一边长些。永动机的制造者们相信,斜的一边上有4个重铁球,陡的一边只有两个重铁球,4个铁球的下滑力自然比两个铁球大,整个装置就会如箭头所指示的方向滑下来。一旦左边滑下去一个重球,右边一定同时补充上一个重球,左边的斜面上依然是4个重球,右边的斜面上仍只有两个重球,永远是左边的下滑力大于右边的下滑力,球链就会永远不断地运动下去。荷兰科学家斯台文在研究这种永动机时,从经验出发判断它不可能永动,因为左边球虽多,但斜面缓,每个球产生的向下拉力小,右边球虽少,但斜面陡,每个球产生的向下拉力大,结果两边斜面向下的拉力一样大。至此,斯台文并没有停止思维,他又把该问题进一步引向深入:由于球的个数跟斜面的长度成正比,每个球都是一样重,所以各边球的总重也一定跟斜面长成正比。

这就是有名的两个斜面上力量平衡的定律。

详细分类

(1)机械类:妄图依靠机械内循环,对启动能量进行增益,以试图突破能量守恒。并依靠能量增益,使增益的能量输出,并将输出能分化为两部分,一部分给机械提供动力。另一部分对外做功。

(2)电/磁动机:属于永动机范畴,但因不具备工业实用性,被称为玩具。概念,假设概念,磁铁与电磁场互动,使得能量突破能量守恒,磁动机获得了输出大于输入。但实际上实验显示,磁动机终究会因为消磁而停止。

(3)热循环:试图突破热一,热二,但终究失败,温度平衡点与温度不可叠加和转化消耗上,无法在内部环境中进行百分百转化。

(4)空气压缩机:依靠压缩空气,至使温度升高。理论上,空气压缩与释放能量守恒,但是使用空气压缩的机构涉及曲轴等机械零件能量消耗,并且在热量挥发时速度与空气回温等等存在许多不完善,但具体资料因资源有限暂且未知(理论上可行性永动机)。

(5)特斯拉线圈:属于官方资料,民间流传的据说是不完整的,但理论上与现实中线圈的确存在,它是一种在自然界收集电能量的一种器具。姑且不说官方文献,但以自然界电磁场能量制作出的线圈仅仅只能是个玩具。

(6)饮水鸟:爱因斯坦自食其言的传奇玩具,一个利用液体沸点与自然界温度的玩具机械。

(7)几何永动:这是集齐所有机械类理论于一体的永动机,并开阔创新,成就前无古人,也可能后无来者的失败永动机。这台永动机发明者只研究增益零件,而放弃了固定能量源,选择能量源自由。形成了一个利用周长想等的圆与三角形之间的力矩不同,而忽略三角形最短力矩的另类组合。

(8)液态永动:利用液体质量的密度与引力,或另一种单纯的水与气体引力相结合设计出的永动机。但因为守恒,利用液体质量的至今全部失败,而水与空气类型的似乎也是失败。

(9)倒吸虹:这个永动机,企图改变管道的粗细,在水管的上方加一个水箱,依靠水的压力,改变吸虹势能。但因出水口的限制,决定了水的压力,导致再次失败。


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