是不是人类永远都制造不出永动机?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/15 17:49:30
是不是人类永远都制造不出永动机?
是不是人类永远都制造不出永动机?
是不是人类永远都制造不出永动机?
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.