永动机原理是什么?永动机为什么不能实现的原因是啥?前人做过哪些努力?
永动机原理是什么?永动机的原理比较简单。从图中我们可以看出,滚轮会不断地给一个向下的力,平衡轮子转动。
三个小轮子上各有一个圆形的重物,使小轮子摆动。此外,外框上的锁定设计使平衡轮不断移动。
永动机不仅是永远运动的机器,还需要输出能量,比如驱动其他机器举重物,驱动车辆。用物理学术语来说,就是能够对外做功。
如果它只是永远运动,那么推动一个没有摩擦力的物体得到一个初速度,它就会以无限的匀速直线运动(牛顿第一定律)。直升机发动机原理并不是运用的这个。
或者稍微复杂一点永动机原理,把一个球放在一个无摩擦的圆形导轨上,给它一个初速度,这个球就会沿着导轨无限旋转。图中的设备与这两个简单的例子基本相同。
永动机为什么不能实现的原因是啥?因为克服不了“能量守恒定律”。
能量守恒定律,即热力学第一定律,是指封闭(孤立)系统中的总能量保持不变。一般来说,其中的总能量不再只是动能和势能的总和,而是静能(固有能量)、动能和势能的总和。
能量守恒定律可以表示为:系统总能量的变化只能等于传入或传出系统的能量
总能量 是系 统的机械能、热能和除热能 以外的任何 内能 形式的总和。
如果一个系统处于孤立的环境中,就不可能将能量或质量转移到系统中或从系统中转移出来。在这种情况下,能量守恒定律表示:’孤立系统的总能量保持不变。“能量既不会凭空产生,也不会凭空消失。它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而能量总量保持不变。能量守恒定律是自然界的基本定律之一。
前人做过哪些努力?在历史上,甚至像达芬奇和焦耳这样的学术大师也曾经沉迷于永动机。人们把永动机分为两类:第一类永动机还有第二类永动机。第一种永动机主要利用力矩、浮力和液压原理。但随着热力系统的建立,人们意识到能量不是凭空产生的,第一种永动机就失败了。
当时提出从海洋、大气甚至宇宙中吸收热能,于是第二类永动机的概念诞生了。1881年,美国,人研发,约翰嘎姆吉,发明了一种装置,声称能够利用海水的热量蒸发液氨,促进机械运转。
但试验后发现,如 果没有低温热源,汽化后的液氨无法再次液化。热力学第二定律的出现宣告了第二种永动机原理的失败。