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老凤凰平台客服电话 - 永动机为什么不可能?那些出现过的形形色色的永动机

2020-01-11 16:00:24 | 发布者:四老姜阳网 | 热度:4519 
导读: 像这个水车那样,无需外力、无需提供燃料而能自发地不停运转的装置,称为“永动机”。波义耳永动机一些著名的科学家也进行过永动机的研制。波义耳永动机毛细现象,是因为水的表面张力,水面会沿着容器壁上升。圆盘+铁球=永动机?浮力永动机如下图。能量守恒定律的出现,否定了之前所有的那些自发产生能量的永动机。违反“能量守恒定律”的永动机,称为“第一类永动机”。上述的这些永动机,都是第一类永动机。

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自古以来,人类通过安装在河流上的水车利用水力抽水或者推动磨子磨粉。有人设想:“如果用水车运转抽上来的水再来推动水车,这样不需要河流,水车不也能永远运转下去了吗?”(下图)。这个设想如果实现,自己提供动力源(水)独自不停运转的梦幻装置(水车)就诞生了。

用自己送到高处的水推动自己不断运转下去的“永动水车”

这是17世纪人们研制的一例永动水车。德国的一名技师贝可勒尔在他的书中有介绍,水车(图中的h),通过齿轮推动右边的磨(m)碾谷。同时,推动左面的装置(q)把水送到高处。目的是被送到高处的水再次推动水车。人们设想,这样的话,水车就能够自发的运转下去。

像这个水车那样,无需外力、无需提供燃料而能自发地不停运转的装置,称为“永动机”。 在16世纪后半叶,以欧洲为中心,研究永动机曾经风靡一时。但现实是残酷的,没有一例获得成功。

波义耳永动机

一些著名的科学家也进行过永动机的研制。以提出波义耳定律(描述气体的体积和压力之间的关系)而闻名的英国化学家罗伯特·波义耳(robert boyle,1627~1691),研制了利用毛细现象的“波义耳永动机”(见下图)。

波义耳永动机

毛细现象,是因为水的表面张力,水面会沿着容器壁上升。因此,在这个永动机中,水会被细玻璃管吸上来。然而,水会循环吗?不会,水不会离开容器壁而连续从管内流出。

圆盘+铁球=永动机?

如下图,放在当中的铁球能够产生使圆盘顺时针旋转的力矩。有人认为,只要沿着顺时针方向推它下,圆盘就会一直旋转下去。

然而,内部小球逆时针的力矩和顺时针的力矩,整体是平衡的。因此,只要推他的手一离开圆盘,它就停止旋转了。

磁铁小球永动机

如下图,受磁铁吸引的铁球爬上轨道,再从洞中落下。它能够再次爬上轨道、重复运动吗?

实际上,如果磁铁很强,铁球会被直接吸到磁铁上,或者直接掉入洞里之后停在轨道上某个磁力和下滑力相平衡的位置。如果磁铁较弱,铁球大概爬不上轨道。

浮力永动机

如下图。串在一起的浮子,只有右边的浮子受到浮力,它们是否能够不停地逆时针转动?

为了把浮子压入水槽的底部,需要有比它在水槽底部受到的水压更大的力(假定不考虑底部会漏水)。水槽中的浮子受到的浮力(使装置逆时针旋转的力),不会比它受到的水压大。

以上是人们研制的各种各样的永动机的例子。不管利用重力、毛细现象、磁力还是浮力作为动力源,都以失败告终。

科学造诣很深的文艺复兴时期的画家列昂纳多·达·芬奇(1452~1519)也画有永动机的草图,但是,他得出的结论是,“这样的装置是不可能的”。

永动机对外做功,就是把自己的能量传递给外部,相当于自己能够产生能量、并把能量不断提供给外部。这明显违反了能量既不增加也不减少的能量守恒定律。在能量概念确立之前,就像河水推动水车一样,人们的主流认识是认为自然界的万物都是能够自发运动的。所以人们就设想自然也一定会产生一种能量为人们利用,其产物就是对永动机的研究。

能量守恒定律的出现,否定了之前所有的那些自发产生能量的永动机。违反“能量守恒定律”(热力学第一定律)的永动机,称为“第一类永动机”。上述的这些永动机,都是第一类永动机。

能量的转化和守恒——永动机的悖论

文章摘自《科学世界》第10期,如有侵权,联系删除

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