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都说永动机不存在,但宇宙万物一直在运动,该如何解释呢?

首先有必要强调一下,我们不要望文生义,不能仅仅从字面意思理解永动机。

永动机,首先是一台机器,而且必须是能够对外做功的机器,更重要的是,这台机器在对外做功的时候不需要任何外来能量输入。

能够看出,运动与否与是否是永动机并没有必然联系,最关键的要看是否持续对外做功。

都说永动机不存在,但宇宙万物一直在运动,该如何解释呢?

在人类历史上,尤其是西方历史,对于永动机的追求几乎陷入了疯狂的程度,很多堪称最聪明的人们想尽各种方法制图制造出永动机,他们知道一旦成功的话意味着什么。

但是不管一个人多么聪明,始终不能制造出永动机。后来随着现代科学的发展,人们也意识到了永动机根本不可能存在,所以后来西方国家直接出台了一个政策,不会再接受关于永动机的任何专利申请。永动机的热度一下锐减,为什么会这样?

永动机浪潮的掀起始于蒸汽机,准确地说是工业革命开启时的蒸汽机,大约在十八世纪六十年代。

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当时的人们发现,蒸汽机确实是一个好东西,但有一个“致命”缺点:太费煤!

蒸汽机确实很好用,但需要持续燃烧煤炭才行,一旦停止燃烧,蒸汽机就停止工作了。而煤意味着金钱,是一笔很大的资源,况且还会产生大气污染。

于是聪明人士开始思考了,如果有一种不需要烧煤就能自己动起来的机器就好了。事实上,这种思想就是我们如今所说的“让马跑,又不想让马吃草”!

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当时不少人开始想办法制造出这样一台神奇的机器,这台机器不需要任何外界能量的输入,就能持续对外做功,也被称为“第一代永动机”。

最先想到的就是利用地球引力来制造永动机,比如说传说中神奇的魔轮,就是想利用地球引力来实现魔轮的永久转动。

对于这种永动机的很多实验都失败了,但是当时的人们只是认为是技术水平没达到导致的,所以他们仍旧一如既往地专注魔轮的研究。

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直到能量守恒定律,也就是热力学第一定律的出现,人们才豁然开朗,才意识到像魔轮这样的第一类永动机注定是失败的,是不可能制造出来的,因为它显然违背了能量守恒定律。

就像地球表面的水从高处流向低处后,不可能自发地重新返回高处。那么水电站为何能持续不断地发电呢?

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原因在于水吸收太阳能之后会蒸发到空中,以降雨的形式落到地面,也就相当于重新回到了高处,如此循环下去,就能持续发电。所以说,水能的本质其实还是太阳能,实际上,地球上除了地热能之外的其他任何能源形式都是太阳能的间接体现!

热力学第一定律的出现彻底让人们对第一类永动机的梦想破灭,但不少人对永动机的追求并没有因此而停止,他们又想到了第二类永动机,而且这种永动机并不违反能量守恒定律。

何为第二类永动机?

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举个例子,地球上的大海非常广阔,如果让大海的温度下降一度,释放的能量也是非常惊人的。于是有人就设想制造出这样一台机器,直接利用海水的温差蕴藏的巨大能量,这样也可以称得上永动机。

随着热力学的不断发展,科学家们发现这种永动机就是所谓的热机,也就是利用热能来做功的机器。

而热机之所以能够做功,最关键的因素在于必须有温差,也就是说必须有两个温度不同的热源才可以。任何热机都需要利用某种方式将两个热源紧紧联系在一起,然后让热量从高温热源流向低温热源,这个过程就可以做功。

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能够看出,只有单个热源的热机是不可能存在的,因为没有温差。地球上的空气和大海的确是两个很大的热源,但空气和大海的温差很小,根本无法用来制造热机。

所以,第二类永动机其实指的就是单热源永动机,也就是仅仅从某一个热源获取能量,而没有第二个热源提供温差。

实际上,否定第二类永动机的正是第二热力学定律,如何理解第二热力学定律?

三种理解方式:

热能不能自发地从低温物体转移到高温物体!

不可能从单一热源获取能量而不造成其他影响。

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一个孤立系统,熵不会减小,只会变大或者不变。这个过程不可逆。而不变只存在理论上,实际上只会变大。其实这就是熵增原理。

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随着热力学三大定律的完美出现,人们对永动机的热情一落千丈,绝大多数人也知道永动机是不可能存在的,而某些幻想永动机可能存在的人,也只是美好的幻想罢了。

面对永动机,如今的人们更多的会选择一笑而过,顶多成为人们茶余饭后的谈资,开玩笑的对象,没有谁会再去研究永动机!