为什么永动机不可能

Question

现在初三物理教材上 有一个永动机 不可能 为什么不可能呀 水的重力势能不是可以带动那个叶片旋转 然后使抽水机运动 不就可以一直的 运动啊

Answer 1

在热力学中，我们知道能量是不可能凭空产生的，也不可能从单一热源吸收热量全部用来做功，
并且热机的功率是达不到百分之百的，所以必然有能量损失，于是乎在不加人能量的情况下是无法实现永动的。

第一类永动机
自从永动机从印度开始提出，人们对永动机的追求就从没有停止过。十三世纪的一个叫亨内考的法国人提出如图的永动机这也可以说是最早的永动机。子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着
12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。但是这个装置的实验结果是只是左右摇摆了几下就停下来了。
由杠杆平衡原理可知，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋

转作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。他在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲
击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。他想，整个装置可以这样不停地运转下去，并有效地对外做功。实际上，
流回水槽的水越来越少，很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池，水轮机也就停止了转动。所以就不会永远动下去。

第一类永动机都是依赖能量的无限输出的，但是能量是只能换的，它只能由一种形式转换成另一种形式，而不能凭空产生。像浮力就是人们利用的最多的一种力，但其实系统中总能找到一
个点使得力矩平衡的。

第二类永动机

从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其它影响的热机称为第二类永动机。但实际的热力学过程都是按一定的方向进行的，是不可逆的。热量可以从高温物体传向低温物体，直至达
到温度相等的热平衡。虽然第二类永动机没有违背热力学第一定但是却不符合第二定律。

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。拿绝热膨胀来说，在气体自由膨胀过程中，气体分子从占有较小的空间自发的变化到占有较大的空间，这样分
子按位置分布的不确定性变大，即分子运动的无序性变大。从微观上看，绝热自由膨胀也是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。1877年，玻耳兹蔓提出：孤立系中的自然过程总是沿着热
力学概率增大的方向进行。玻耳兹蔓用熵S来表证系统内分子运动无序性的大小。1900年，普朗克改进了玻耳兹蔓的公式：
S=klnΩ
而由熵增加原理可知道永动是不可能的。一个孤立系统的熵不能减少，而只能增加，现实中的情况就是如此；或者不变，在理想的可逆系统的情况下，这在现实世界从未发生。熵增加原理也给
出了时间的方向，这就是系统自发演化的方向。比如你从冰箱里取出一块冰放在手上，冰很快会化成水，水又会化成气；同时，屋子里的温度会降低一点点儿，湿度会增高一点点儿。这个过程
是一个人所习见、人所共知的正常过程，这个事件的序列就给出了时间的方向。反过来，如果你看到了它的逆过程：你的手上忽然浮现出一颗水珠，水珠越来越大，然后变成一个冰块，同时，
室内的温度增高一点点儿，湿度降低一点点儿，你一定会诧异万分，不是屋子出了毛病，就是你在看电影。这个逆过程虽然不违背热一律，但是违背热二律。

结论：

永动机在现在物理成立的条件下是无法存在的。

但是想要制造永动机就只能寄希望于热力学第一定律和热力学 第二定律的不成立了。或者从开放与孤立下手，强调条件不成立；或者干脆就直接想象，存在某一种未知的机制，在将来的某一天
改变热二律成立的条件，乃至于改变热二律本身。

但科学的进步需要质疑需要颠覆。

Answer 2

Answer 3

十万个冷知识

Answer 4

您好！

不能实现，因为它违背了能量守恒定律，能量即不能凭空产生也不可能凭空消失，它只是能量形式的转变，永动机要工作必需要有能量的提供。如柴油的化学能经过燃烧产生热能，热能又推动活塞而带动马达产生了动能。

在抽水放水的过程中，必然有能量损失。即使没有，它也不能对外做功，否则它的能量就少了，不能对外做功，研究它也就没有意义了。