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1、不可能实现的永动机-中国科学技术大学 不可能制成的永动 机 姓名：朱守佳学号：1120211438班号：05611102 摘要。本文根据所学知识简单论述了前人永动机的设计构想及工作原理，并讨论一些有关于热力学第二定律的基本内容；最后根据所学知识讨论一些永动机不可能实现的例子。 永动机的神话 1.一永动机的发展历史 动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。 在欧洲。早期最著名的一个永动机设计方案是13世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。轮子中央有一个转动轴，瞻琶边缘安装着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
2、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魏恣黪指的方向转动下去，并且带动机器转动。 从哥特时代起。这类设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案。有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同性磁极之间排斥作用的。通过不断的实践和尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家斯台文、意曼斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。 在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦想着制造另一种永动机，希望它不
3、违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，有种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功。 永动机的想法在人类历史上持续了几百年，这个神话的被驳倒，不仅有利于人们正确的认识科学，也有利于人们正确的认识世界。 二、对永动机的反驳 焦耳在18401848年间做了大量实验，测定了热与多种能量的相互转化时的严格的数量关系。以往热的单位是cal（卡），功以erg（尔格）为单位，焦耳的实验结果为1cal=4.18410erg，这就是著名的热功当量。此后，更准确地测定为4.18410erg，即4.184j（焦耳）。焦耳实验表明，自
4、然界的一切物质都具有能量，它可以有多种不同的形式，但通过适当的装置，能从一种形式转化为另一种形式，在相互转化中，能量的总数量不变。能量守恒转换定律的建立，对制造永动机的幻想作了最后的判决，因而热力学第一定律的另一种表述为：“不可能制造出第一类永动机”。由此可见，热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。 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
5、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，而这一定律的表述方式之一就是：第二类永动机不可能实现。 三、永动机举例 磁力永动机 原本是想用磁力把铁球吸上来，到e处再掉下去，如此往复循环.但是这位好像忽略了一个问题，磁力随着距离的增大按平方减小一铁球根本吸不起来。 水力永动机 第一种的原理是让右边的重物通过一个盛水的容器，重物就会因为浮力而上升.但是想也不可能。因为重物还 要受到个向下的水的压力. 第二种同为水力永动机.发明他的那位仁兄似乎想用转轮左右的压力差来实现永动。但是这个错的更离谱，因为他每一点的受力均指向圆心，而要是想要他运动起来，就必须有一个沿切线方向的力. 四、永动
6、机的未来顾名思意，永动机就是只可以源源不断的输出而对物体做功的理想机器。而他之所以不能成功是因为对外界做功是会有一定的损耗。我先打个比方，在一个装满水的大桶下打一个小洞，水自然会一点一点的流干。要想让桶中的水量保持原来的水平，解决的办法就是持续的往桶中倒水，给桶中以源源不断的补充水流。这就足问题的关键一建立一个动态平衡。同样，我们如果阻止不了能量的留失，那就让它流。问题的关键在于能量补给。对于一个永动机来说，最好的能量补给就是第一段里说的分子动能。简单点来说，布朗运动就是一个最简单，最单纯的永动机模型。撞击花粉的水分子的确对它做了功，但却有源源不断，毫无衰退之势的动能来补给；而提供着强大的，连
7、续不断动能的，1e是大爆炸遗留下来（或者说转化过来）的分子动能。个体模型做功虽小，但其潜能不可限量。大爆炸的能量不管有多大，总有一个数值。而它对人类来说，确实无限的。多年后，人们也许可以利用上述基本思路制造更为先进的永动机，而这种永动机并不违反能量守恒，及热力学定理，只是把通常被忽略或浪费的能量转化了一下罢了。也许有一天，人们会真正改变“永动机不能制成”的思维定势，而那时人们将真正打开这个不可破解的潘多拉魔盒。 参考文献： 大科技2021年第一期 大学物理上册芶秉聪胡海云 永动机不可破解的潘多拉魔盒刘煜坤永动机的神话李哲明 第 5 页 共 5 页本资料来源搜集与网络和投稿，如有侵权，牵扯利益关系，请告知上传人联系删除。
