永动机是什么?为什么永动机永远不可能实现?

2024-05-14 03:44

1. 永动机是什么?为什么永动机永远不可能实现?


永动机是什么?为什么永动机永远不可能实现?

2. 为什么说永动机不可能实现?

永动机是指违反热力学基本定律从不停止运动的发动机。有些人认为永动机这个词不太合适。他们说:“一旦它开始移动,它就可以在没有摩擦阻力的情况下继续永久移动。虽然在实践中不容易实现,但在原则上是有意义的,可以被视为一种实际的极限情况。”

他们还认为:“所谓的永动机(permotive motion machine)并不是指这种情况,它并不试图保持永动机,而是期望在没有外部能源供应的情况下,即不消耗任何燃料和动力的情况下,持续获得有用的功。”事实上,这种担心是完全不必要的,因为能量转换是有方向性的,自然界中的任何运动都会产生热量,热量扩散到周围,变成无用的能量。如果没有能量供应,任何移动的机器都会停止。如果这种永动机真的能制造出来,它不用任何自然能源就能获得无限的动力。

当人们没有掌握自然的基本规律时,这个想法曾经吸引了许多具有杰出创造才能的人。他们付出了大量的智慧和劳动来追求这个梦想的实现。然而,永动机还没有发明出来。目前还没有真正制造出永动机,永动机的设计方案也经不起科学的检验。

历史上,人们提出了许多制造永动机的方案。尽管人们已经尝试了很多次,做了很多努力,但永动机都失败了。人们称这种不消耗能量的机器为第一种永动机。能量守恒定律的发现使人们进一步认识到,任何机器只能将能量从一种形式转换成另一种形式,不能凭空产生能量。因此,第一种永动机无法制造。它能生产出能毫无损失地将不同形式完全转换成彼此的热量,这台热机没有冷凝器,只有一个热源。它从单一热源吸收的热量可以用来做功,而不会引起其他变化。不要。人们称这种假想的热机为第二种永动机。虽然它没有违反能量守恒定律,但它是不可能实现的,因为机械能和内能的转换是定向的。

3. 以科学的角度来说,永动机为何不会出现?

相信大家都有一个疑问,什么是永动机?永动机是指不需外界输入能源、能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运作的机械。



永动机成功发明出来会发生什么?如果有人真的制造出了永动机,必然能名流千古,甚至可以当上世界第一首富,整个世界也会发生翻天覆地的变化,尤其是工业,一个新的时代就因永动机开始。现在的汽车发动机都会用到汽油和电,环保一点能源就是氢,如果有了永动机,就可以制造出更环保的部件,只要用一点力,汽车就可以无限行驶,不需要耗费一点油和电。然而这对中东国家来说却是一个巨大的打击,中东主要靠开采石油,出口到其他国家赚钱,有了永动机之后,人类不再需要石油了,迪拜也会因此慢慢衰落,其他国家也不会再为石油斗争。




永动机可以提供热能和电能,如果每家都拥有一台,那就可以源源不断的提供能量,不用开采煤炭等资源,工厂也不需要再开了,地球的环境也会因此慢慢变好,然而也引发了一个问题,大量的能源公司倒闭,比如发电厂、煤炭和石油公司等,就会有大批的人失业,生活也会更加困难。




不过想要发明一台永动机那是不可能的事,因为它违反了能量守恒定律和热力学的第一定律或第二定律。从古至今,不少科学家想要制造永动机,做了无数次试验,但都以失败告终。




为什么说永动机不可能被制造出来呢?阿良科普一下,永久运动违反了热力学的第一定律,热力学的第二定律或两者。热力学的第一定律是能量守恒定律的一个形式,学过物理的都知道,简单的说就是物体在转换过程中,能量的总值保持不变。




热力学第二定律可以用几种不同的方式表述,最直观的是热量从较热的地方自然流到较冷的地方。与此相关的是,观察到在每个宏观过程中都存在摩擦或接近摩擦。另一个说法是没有热机(将热量从高温转移到低温时产生功的发动机)比在相同两个温度之间运行的卡诺热机效率更高。换一种说法:在任何孤立的永动机中,都无法创造新能量(能量守恒定律,结果热效率(产生的功功率除以输入的加热功率)不能大于1。热机的输出功总是小于输入的热功,所提供的其余热能被浪费为周围环境的热量。因此热效率具有由卡诺效率给定的最大值,该最大值始终小于1。由于过程速度(包括摩擦力)引起的不可逆性,实际热力发动机的效率甚至低于卡诺效率。由此可见,任何机器都无法以100%的效率运行,也就不可能制造出永动机。




有人说我们的地球就是永动机,它会绕太阳运转很长时间,而且一直以几乎恒定的速度运转。其实无论物体大小,都适用于热力学定律,天体的运动和旋转可能看起来是永久的,但实际上受到许多缓慢耗散其动能过程的影响,例如太阳风,星际介质阻力,引力辐射和热辐射,只是我们肉眼很难看见,因此它们不会永远也不是真正意义上的永动机。




虽然说科学界一致认为永动机无法被制造出来,但也不代表着以后都无法制造永动机,毕竟宇宙这么大,我们对它的了解甚少,或许未来在浩瀚的宇宙中,我们会找到一种新物质,重新认识热力学的定律,也就慢慢能制造出永动机,那样的世界会是什么样的呢?


以科学的角度来说,永动机为何不会出现?

4. 永动机的原理是什么?为什么说它是制造不出来的?

原理:这个永动机的原理就比较简单,通过图片我们能看到,滚动的轮子会持续地给一个向下的力,平衡轮从而转动起来。
三个小轮上分别有一个圆形的重物,这个重物让小轮摆动起来,再加上外侧边框上的卡位设计,使得这个平衡轮能够不停运动。
永动机指的不只是永远运动的机器,而且还需要对外输出能量,例如带动其它的机器去提起重物、驱动车辆等等。用物理学术语来说,就是要能够对外做功。
这样才有实用价值,历史上才会引起那么多人的兴趣。如果仅仅是永远运动,那么在无摩擦的情况下把一个物体推一下,让它获得一个初速度,它就会无限地匀速直线运动下去(牛顿第一定律)。
或者稍微复杂一点,在一个无摩擦的环形导轨上放一个球,给它一个初速度,球也会无限地沿着导轨转圈。图片里的那些装置,本质上和这两个简单的例子是一样的。如果你想从那些装置中获得能量,那么它们的运动幅度就会越来越小,等到把初始的机械能消耗完了,就会停下来。

扩展资料
在历史上,连达芬奇、焦耳这样的学术大师都一度沉迷永动机。人们将永动机分为两大类:第一类永动机和第二类永动机。第一类永动机大多利用力矩、浮力与水力等原理。不过随着热力学体系的建立,人们才认识到能量是不能被凭空制造出来的,第一类永动机也就宣告失败。
这时候,又有人提出从海洋、大气甚至宇宙中吸取热能,于是第二类永动机的概念诞生了。1881年美国人约翰·嘎姆吉研发了一种装置,号称能够利用海水的热量将液氨汽化,推动机械运转。
不过试验后发现,如果没有低温热源存在,汽化后的液氨无法重新液化。热力学第二定律的出现,宣布了第二类永动机的失败。
参考资料来源:百度百科-永动机

5. 永动机的原理是什么?为什么说它是制造不出来的?

永动机是一类想象中的不需外界输入能源、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。历史上人们曾经热衷于研制各种类型的永动机,其中包括达芬奇、焦耳这样的学术大家(中国的国民革命军将领黄维在被中国人民解放军俘虏后也一直从事永动机的研制,直到逝世),也包括一些希望以永动机出名和获利的骗子。在热力学体系建立后,人们通过严谨的逻辑证明了永动机是违反热力学基本原理的设想,从此之后就少有永动机的研究者了。不过从一个侧面也可以认为,人类对永动机的热情以及制造永动机的种种实践,推动了热力学体系的建立和机械制造技术的进步。 
  1775年法国巴黎科学院通过决议,宣布永不接受永动机,现在美国专利与商标局严禁向授予永动机类申请授予专利证书,而永动机这个名词现在更多地作为一种修辞被用来描述那些充满活力,不知疲倦的人。 
  第一类永动机: 
  是最古老的永动机概念,这一类永动机试图以机械的手段在不获取能源的前提下使体系持续地向外界输出能量。历史上最著名的第一类永动机是法国人亨内考在十三世纪提出的“魔轮”,魔轮通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动,向下行方向的悬臂在重力作用下会向下落下,远离转轮中心,使得下行方向力矩加大,而上行方向的悬臂在重力作用下靠近转轮中心,力矩减小,力矩的不平衡驱动魔轮的转动。十五世纪,著名学者达芬奇也曾经设计了一个相同原理的类似装置,1667年曾有人将达芬奇的设计付诸实践,制造了一部直径5米的庞大机械,但是这些装置经过试验均以失败告终。 
  除了利用力矩变化的魔轮,还有利用浮力、水力等原理的永动机问世,但是经过试验,这些永动机方案要么被证明是失败的,要么被证明是骗局,无一成功。 
  1842年荷兰科学家迈尔提出能量守恒和转化定律;1843年英国科学家焦耳提出热力学第一定律,他们从理论上证明了能够凭空制造能量的第一类永动机是不能实现的。热力学第一定律的表述方式之一就是:第一类永动机不可能实现。 
  第二类永动机: 
  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,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。

永动机的原理是什么?为什么说它是制造不出来的?

6. 永动机的原理是什么?为什么说它是制造不出来的?

历史上有不少人希望设计一种机器,这种不消耗任何能量,却可以源源不断地对外做功。这种机器被称为永动机。历史上,人们提出了很多种永动机的制作方案。虽然人们经过多种尝试,做了多种努力,但永动机无一例外的归于失败。人们把这种不消耗能量的机器叫第一类永动机。能量守恒定律的发现,使人们进一步认识到:任何一部机器,只能使能量从一种形式转化为另一种形式,而不能无中生有的制造能量,因此第一类永动机是不可能造出来的。
能不能制造完全将不同种形式互相转化而无损失的热机呢?这种热机无冷凝器,只有单一的热源,它从这个单一的热源吸收的热量,可以全部用来做功,而不引起其他变化。不能!人们把这种想象中的热机称为第二类永动机。它虽然不违反能量守恒定律,但因为机械能和内能的转化具有方向性,它也不可能实现。

7. 永动机的原理是什么?为什么说它是制造不出来的?

永动机
就是不消耗任何
能量
(或只用点启动能量后),却可以源源不断的对外做功。不符合
能量守恒原理
.
可是:如下的机器就是永动机,有谁能解释?
利用毛细现象制造永动机.把
一径
很细的玻璃管插入水里,
管内
的水面会上升S的距离,在玻璃管壁小于S的地方开口,水就可以流出来,流出来的水向下流,具有了
势能
.用大量的玻璃管,就可以收集大量的水,就具有很多势能.
这难道不是永动机吗?

永动机的原理是什么?为什么说它是制造不出来的?

8. 永动机的不可能性

AB、第一类永动机制不成,是因为它违反能量守恒定律;第二类永动机制不成,是因为它违反热力学第二定律.故A正确、B错误.
C、根据能量守恒定律可知,能量耗散不会使能的总量减少,但能量的可利用率越来越低,即能量的品质越来越低,故C错误.
D、自发的宏观热学过程是有方向性的,满足能量守恒定律的宏观过程并不一定都是可以自发进行的,只有满足能量守恒定律与热力学第二定律的宏观热学过程可以发生,故D错误.
故选:A.