永动机

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永动机在热力学中的定义为“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”。历史上许多人曾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著名科学家。永动机和炼金术一样成为成为许多人无法实现的的梦想。在热力学体系建立后,科学界認定永动机相悖於热力学基本原理的设想,而將之從正統學術界中排除。1775年,法国科学院通过决议,不再接受关于永动机研究。美国专利及商标局也不再接受永动机类的专利申请。然而主流学术界之外仍有永动机的研究者在不断尝试,但至今仍没有人能推翻现有的热力学体系。人类制造永动机的实践推动了热力学体系的建立和机械制造技术的进步。

第一类永动机[编辑]

魔轮:右侧重垂在重力作用下远离转动轴,力矩随之增大,驱动魔轮转动,但由于左侧重垂数量更多,平衡了系统力矩,永动无法实现。

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。

第一类永动机的一个著名例子是法国人亨内考在13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。15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,已確認这些永动机方案失敗或僅只是骗局,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,英国科学家詹姆斯·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。因此,热力学第一定律也可以表述为:第一类永动机不可能实现。

第二类永动机[编辑]

有人希望在不违反能量守恒定律的情况下,把单一热源的全部内能自发转化为机械能,这种机械被称为第二类永动机。

历史上首个成型的第二类永动机装置是1881年美国约翰·嘎姆吉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年代法国工程师尼古拉·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。德国鲁道夫·克劳修斯英国开尔文在研究了卡诺循环热力学第一定律后,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。因此,热力学第二定律也可以表述为:第二类永动机不可能实现。

第三类永动机[编辑]

第三类永动机是希望消除摩擦力、空气阻力或其他一切阻力,使体系的机械能永远不会减少,运动可以一直延续,比如永远不会停下的单摆、旋轉體。雖然理論上是如此,但现实中不可能做到消除一切阻力,就算放置在宇宙中做旋轉運動、也會受到高能粒子撞擊、重力牽引影響(如潮汐力)。更何況要得到其動能,勢必要使用摩擦力,因此这类永动机也无法"真正实现",只能夠最大程度的保留動能。因此使用潮汐能的發電站、並不是以地球自轉做為永動機,而是有能量損耗的存在。[來源請求]

第四类永动机[编辑]

找到真正的永動能源,用其動源去推動永遠不毀的物質(不生不滅),宇宙之內沒有不會轉的星球,其力從何來(未知道得完全),但其實可看出有1種或多種超距作用力存在,找到並使用就可以去完成真正的永動機,目前不可能。[來源請求]

永动机骗局[编辑]

历史上曾有许多人希望制造永动机,在热力学体系建立之前,这些人中有科学家,有希望借此成名发财的投机者,也有掩人耳目的骗子。热力学体系建立后,学术界已经放弃对永动机的研究,因此设计永动机的除了希望打破现有科学体系的“民间科学家”外,更多的则是一些借永动机之名牟取钱财的骗子。2014年7月19日,台灣發明家鄧鴻吉宣稱發明「磁浮發電機」,只要利用40瓦電力啟動,即可每小時產生1800瓦的電力,遭質疑類似永動機騙局。[1]

历史上著名的永动机骗局有:

  • 自动轮骗局:1714年,德国人奥尔菲留斯声称发明了一部名为自动轮的永动机,这部机器每分钟旋转六十转,并能够将16公斤的物体提高相当的高度,他宣布了这一消息並进行了公开实验,轰动德国。1717年一位来自波兰的州长在验看了安放自动轮的房间后,派军队把守这座房屋,40天他发现自动轮仍在转动,便给奥尔菲留斯颁发了鉴定证书。奥尔菲留斯靠展出自动轮获取了大量金钱,俄国沙皇彼得一世甚至与他达成价值10万卢布的购买协议。最终由于奥尔菲留斯的太太与女仆发生争执,女仆愤而曝光内幕,原来自动轮是依靠隐藏在房间夹壁墙中的女仆牵动缆绳运转的,整个事件是一个骗局。
  • 王洪成骗局:中国哈尔滨王洪成曾在1984年提出一个永动机方案,他利用他设计的永动机驱动自家的洗衣机电扇等装置运转,不久骗局被揭穿,他制作的永动机模型是用隐藏的鈕扣電池驱动的一个电动马达,而供应洗衣机、电扇运转的则是暗藏在地下的电线。1998年,王洪成提出自发电机的设计,据称可以利用大功率蓄电池带动所谓具备回充电功能的直流发电机,后经多次试验失败后再无下文,同年他的另一个骗局“水变油”被揭穿,本人也因此入狱。
  • 中華宇宙能源 超磁能機車:台湾陳錦文以自發電機為號召,利用多層次傳銷手法(老鼠會)來進行吸金集資,並假稱與台灣三陽工業合作開發的新型電動機車,內容於產品發表會中號稱無須加油、加水、充電即可騎乘,但經媒體記者查證後坦承該車仍需更換電池[2]。且三陽工業在2011年9月23日於公司網站上公告,並未與「台灣新動力產業股份有限公司」及「慶驊國際能源股份有限公司」合作或簽約研發「磁能發電機」與「磁能動力車」一事[3]
  • 1980年代的巴黎博览会上,曾展出过一种“永动机装置”:这个装置是一个不停转动的大轮子,参观博览会的观众对这架永动机非常好奇,纷纷逆旋转方向推动轮盘,以期阻止轮子的转动。这个永动装置的设计者正是利用了观众的好奇心,让他们向后转动轮盘的动作为永动机上紧发条,维持装置的运转。

此外,中华民国国军第12兵團前司令官黃維,1948年在第二次國共內戰徐蚌會戰被俘之後,送至功德林戰犯管理所接受「改造」,至1975年釋放期間,他不顧眾人異議,在所內潛心研製永動機“东方红發动机”,十分有名。最後當然仍以失敗告終。

参考文献[编辑]

外部链接[编辑]

参见[编辑]