不消耗任何自然資源能獲得無(wú)限動(dòng)力?大家都想知道
面對(duì)流言,希望我們第一時(shí)間想到的是尋找官方回應(yīng)。而不是著急著把流言傳播出去,畢竟現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的法律法規(guī)都出臺(tái)了,網(wǎng)絡(luò)上傳播謠言是需要負(fù)法律責(zé)任的,所以大家一定多注意。
永動(dòng)機(jī)動(dòng)力
謠言:
永動(dòng)機(jī)在不消耗任何自然資源的情況下,它就能獲得無(wú)限動(dòng)力。
辟謠:
科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用,讓人類從繁重的體力勞動(dòng)中解放了出來(lái),但卻消耗了許多能源和動(dòng)力。于是人們又夢(mèng)想發(fā)明一種機(jī)器,這種機(jī)器能源源不斷地輸出能量或動(dòng)力,卻不需要消耗任何外界的能量。人們?cè)O(shè)想如果能制成永動(dòng)機(jī),在不消耗任何自然資源的情況下,它就能獲得無(wú)限動(dòng)力。這確實(shí)是一個(gè)極度誘人的幻想!長(zhǎng)時(shí)間以來(lái),很多人投身于永動(dòng)機(jī)的研制開發(fā)。但迄今為止卻沒有試驗(yàn)成功任何一種永動(dòng)機(jī)。原因是什么呢?
隨著自然科學(xué)的進(jìn)步,我們知道,在工作原理上,永動(dòng)機(jī)的設(shè)想是違背熱力學(xué)基本定律的,所以根本不可能實(shí)現(xiàn)。熱力學(xué)的四個(gè)基本定律在自然科學(xué)中是最為堅(jiān)實(shí)的定律,是幾百年來(lái)科學(xué)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶,至今為止,我們還沒有發(fā)現(xiàn)一例違反熱力學(xué)基本定律的案例。
人們幻想的永動(dòng)機(jī)可分為兩類:第一類是違反熱力學(xué)第一定律的永動(dòng)機(jī)、第二類是違反熱力學(xué)第二定律的永動(dòng)機(jī)。那么,這兩類永動(dòng)機(jī)為什么不能實(shí)現(xiàn)呢?
達(dá)芬奇設(shè)計(jì)的永動(dòng)機(jī)圖
違反熱力學(xué)第一定律的永動(dòng)機(jī)
熱力學(xué)第一定律(即能量守恒和轉(zhuǎn)換定律)揭示的是:“自然界中物質(zhì)的能量可以從一種形式轉(zhuǎn)變成為另一種形式,也可以從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體,但是在轉(zhuǎn)變或傳遞過程中能量總和保持恒定?!倍暗谝活愑绖?dòng)機(jī)”的工作原理就是不消耗能量就可以做功,與第一定律是相悖的。此類永動(dòng)機(jī)的代表作是達(dá)?芬奇設(shè)計(jì)的永動(dòng)機(jī),該裝置奢望利用不均衡的力矩作用,來(lái)使輪子繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng),而且能源源不斷地輸出動(dòng)力。但是,在某一確定的位置,由于所有圓球產(chǎn)生的力矩正好能夠相互抵消,因此該裝置根本就無(wú)法實(shí)現(xiàn)想象中的“永動(dòng)”。在以后的時(shí)間里,大量設(shè)想利用浮力、電磁力、慣性力或毛細(xì)作用的第一類永動(dòng)機(jī)制作實(shí)驗(yàn)相繼宣告失敗。早在1586年,荷蘭科學(xué)家斯蒂文在《靜力學(xué)基礎(chǔ)》一書中就明確指出,利用力學(xué)方法無(wú)法制成永動(dòng)機(jī)。
1775年,基于理論和實(shí)踐證明的第一類永動(dòng)機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的事實(shí),法蘭西科學(xué)院通過決議,將拒絕審理“表現(xiàn)永恒運(yùn)動(dòng)的任何機(jī)器”。
違反熱力學(xué)第二定律的永動(dòng)機(jī)
第二類永動(dòng)機(jī)是僅從一個(gè)能量源獲取一定的動(dòng)力,并永遠(yuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的一種裝置。此類永動(dòng)機(jī)的代表作是美國(guó)發(fā)明家甘姆埃設(shè)計(jì)的以液氨為工作介質(zhì)的“零度發(fā)動(dòng)機(jī)”。該裝置的工作原理是:液氨從周圍環(huán)境中吸取熱量,汽化后體積膨脹,推動(dòng)活塞,將推動(dòng)力輸出,然后再自動(dòng)凝結(jié),放出熱量給周圍環(huán)境。在整個(gè)循環(huán)過程中,能量是守恒的,不違背第一定律,而且由于能量轉(zhuǎn)換,輸出的功,最終也以熱量的形式釋放給了環(huán)境,這樣,環(huán)境的能量就能取之不竭了。上述的過程循環(huán)往復(fù)進(jìn)行下去,就可以源源不斷地做功了。這個(gè)設(shè)計(jì)看上去貌似可以實(shí)現(xiàn),但與熱力學(xué)第二定律卻是相悖的,因此,實(shí)驗(yàn)當(dāng)然沒有成功,也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的幻想。
熱力學(xué)第二定律揭示的是:不可能從單一熱源取熱并將其完全轉(zhuǎn)換為功,而不對(duì)環(huán)境造成影響。熱力學(xué)第二定律強(qiáng)調(diào)的是熱量傳遞過程的方向性,盡管熱量能夠自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體,但這個(gè)轉(zhuǎn)移的過程卻必須耗損一定量的功。而甘姆埃的“零度發(fā)動(dòng)機(jī)”卻是一種從單一的熱源獲得熱量,并將其轉(zhuǎn)換為功的機(jī)械,液態(tài)氨從高溫環(huán)境中吸熱、氣化的過程能夠自發(fā)進(jìn)行,但氣態(tài)氨的凝結(jié)放熱過程卻不能自發(fā)實(shí)現(xiàn),它必須有一個(gè)比環(huán)境溫度低的冷源,而要想維持這個(gè)冷源,就需要消耗一定的能量,因此該裝置的“永動(dòng)”也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
法蘭西科學(xué)院關(guān)于永動(dòng)機(jī)的決議
1775年,法蘭西科學(xué)院非常鄭重地通過了一項(xiàng)決議,那就是永遠(yuǎn)不接受永動(dòng)機(jī)的申請(qǐng)?!斗ㄌm西科學(xué)院的歷史》一書中有如下記載:“這一年科學(xué)院通過決議,決定拒絕審理有關(guān)下列問題的解答:倍立方,三等分角,求與圓等面積的正方形,以及表現(xiàn)永恒運(yùn)動(dòng)的任何機(jī)器?!辈⒆龀鋈缦陆忉專航ㄔ煊绖?dòng)機(jī)是絕對(duì)不可能的,即便是中間的摩擦和阻力最終不至于破壞原來(lái)的動(dòng)力,這個(gè)動(dòng)力也不可能產(chǎn)生等同于原來(lái)的效果;再如,假設(shè)動(dòng)力可以連續(xù)起作用,在一定時(shí)間之內(nèi),其效果也會(huì)是無(wú)限變小的。假如摩擦和阻力減少,初始的運(yùn)動(dòng)往往可能得以繼續(xù),但它卻不能對(duì)其他物體作用。在這種假設(shè)(自然界不可能存在)中,唯一可能的永恒運(yùn)動(dòng)對(duì)實(shí)現(xiàn)永動(dòng)機(jī)建造者的目的是毫無(wú)用處的。
熱力學(xué)體系建立后,人們通過縝密的邏輯推理和研究證明,永動(dòng)機(jī)是違背熱力學(xué)基本原理的。目前美國(guó)專利及商標(biāo)局也禁止將專利證書授予“永動(dòng)機(jī)”之類的申請(qǐng)。
復(fù)核專家:張闖 中科院高能物理所前副所長(zhǎng)、中國(guó)物理學(xué)會(huì)科普委員會(huì)主任
(內(nèi)容整理自“科普中國(guó)”、“科學(xué)辟謠平臺(tái)”)看了這篇文章后大家心里的疑惑是不是迎刃而解了呢?希望對(duì)你們有幫助。
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