第一類永動機

第一類永動機

某物質循環一周回復到初始狀態,不吸熱而向外放熱或作功,這叫“第一類永動機”。這種機器不消耗任何能量,卻可以源源不斷的對外做功。案的設計者認為,右邊的球比左邊的球離軸遠些,因此,右邊的球產生的轉動力矩要比左邊的球產生的轉動力矩大。以往熱的單位是cal(卡),功以erg( 爾格)為單位,焦耳的實驗結果為1cal=4.184×10^7erg,這就是著名的熱功當量。能量守恆轉換定律的建立,對製造永動機的幻想作了最後的判決,因而 熱力學第一定律的另一種表述為:“不可能製造出第一類永動機”。

簡介

某物質循環一周回復到初始狀態,不吸熱而向外放熱或作功,這叫“第一類永動機”。這種機器

第一類永動機第一類永動機

不消耗任何能量,卻可以源源不斷的對外做功。

發展歷史

歐洲,早期最著名的一個永動機設計方案是十三世紀時一個叫亨內考的法國人提出來的。

第一類永動機第一類永動機

如圖所示:輪子中央有一個轉動軸,輪子邊緣安裝著12個可活動的短桿,每個短桿的一端裝有一個鐵球。方

案的設計者認為,右邊的球比左邊的球離軸遠些,因此,右邊的球產生的轉動力矩要比左邊的球產生的轉動力矩大。這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所指的方向轉動下去,並且帶動機器轉動。這個設計被不少人以不同的形式複製出來,但從未實現不停息的轉動。

仔細分析一下就會發現,雖然右邊每個球產生的力矩大,但是球的個數少,左邊每個球產生的力矩雖小,但是球的個數多。於是,輪子不會持續轉動下去而對外做功,只會擺動幾下,便停在右圖中所畫的位置上。

熱力學發展初期,熱和機械能的相互轉化是人們研究的主題。在工業革命的推動下,工業上和運輸上都相當廣泛地使用蒸汽機。人們研究怎樣消耗最少的燃料而獲得儘可能多的機械能。甚至幻想製造一種機器,不需要外界提供能量,卻能不斷地對外做功,這就是所謂的第一類永動機。為了解決這個問題,促使人們都去研究熱和機械能之間的關係問題。邁爾(J.R.Mayer)第一個提出了能量守恆定律,而此定律得到了物理學界的確認,卻是在焦耳(J.P.Joule)的實驗工作發表以後。

對永動機的反駁

焦耳在1840~1848年間做了大量實驗,測定了熱與多種能量的相互轉化時的嚴格的數量關係。以往熱的單位是cal(卡),功以erg( 爾格)為單位,焦耳的實驗結果為1cal=4.184×10

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^7erg,這就是著名的熱功當量。此後,更準確地測定為4.184×10^7erg,即4.184J(焦耳)。焦耳實驗表明,自然界的一切物質都具有能量,它可以有多種不同的形式,但通過適當的裝置,能從一種形式轉化為另一種形式,在相互轉化中,能量的總數量不變。能量守恆轉換定律的建立,對製造永動機的幻想作了最後的判決,因而 熱力學第一定律的另一種表述為:“不可能製造出第一類永動機”。由此可見,熱力學第一定律就是涉及熱現象領域內的能量守恆和轉化定律。

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