不能实现的永动机
钢珠永动机原理
钢珠永动机原理
钢珠永动机原理是一种广为传说的永动机原理。
所谓永动机就是指一
种不需要外部能源驱动却可以持续运转的装置。
由于违背了能量守恒
定律，因此不可能实现。
钢珠永动机的原理就是利用钢珠在磁力场中
的滚动运动转动发电机，实现持续运转。
但实际上，这种装置是不可
能实现的。
钢珠永动机原理的核心是磁力场。
在该装置中，装有多个不同大小的
磁铁，构成一个磁场环。
在磁场内置有一组钢珠，其中有一个钢珠相
对于整个磁场环有一个初速度，此后钢珠运动过程中将不断碰撞到其
他钢珠，从而传递动能，继续滚动。
在滚动的过程中，钢珠会不断地
经过磁场，通过感应电磁力产生电流，进而驱动发电机。
理论上，只要这个运动过程中钢球不失去能量，就可以实现永动机。
但是在实际中，钢球在滚动时会受到空气的阻力，钢球间的碰撞也会
消耗能量，这些因素都会导致能量的逐渐损失，最终导致钢珠停止运动。
钢珠永动机原理是一个违反能量守恒定律的永动机，实际上不可
能实现。
综上所述，钢珠永动机原理虽然听起来很神奇，但实际上是不正确的。
通过研究现有的物理定律和实际条件，我们可以理解到，永动机是不
存在的。
我们在追求清洁能源的过程中，应该继续努力探索新的能源技术，而不是浪费时间和资源去开发永动机这样的不可行之计。
热力学第一定律复习
所以上述两过程 W≈0
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3、相变化
（2）有气体参加的过程 例:蒸发 B（l）→ B（g）
定温、定压，W’ =0 时 可逆相变 定温、定压，
Q p =∆ g H l
W = − p∆V = − p (Vg − Vl ) ≈ − pVg ≈ −nRT
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3、相变化
可逆相变
气液间可逆相变（ 气液间可逆相变（恒T、P）P是液体在T时的饱和蒸汽压。 可逆相变 是液体在T时的饱和蒸汽压。 气固间可逆相变 可逆相变（ 是固体在T时的饱和蒸汽压。 气固间可逆相变（恒T、P）P是固体在T时的饱和蒸汽压。 固液间可逆相变 可逆相变（ 是固体在P时的熔点。 固液间可逆相变（恒T、P）T是固体在P时的熔点。
∆U = Q + W ≈∆ g H − nRT l
[一般在大气压及其平衡温度下的相变（可逆相变） 一般在大气压及其平衡温度下的相变（可逆相变） 焓数据可查文献，是基础热数据， 焓数据可查文献，是基础热数据，其与压力关系不 因此不标明压力] 大，因此不标明压力]
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由热力学稳定单质生 （6） 标准摩尔生成焓：一定温度下由热力学稳定单质生 ） 标准摩尔生成焓：一定温度下由热力学稳定单质 的物质B的标准摩尔反应焓 的物质 的标准摩尔反应焓， 成化学计量数 νB=1的物质 的标准摩尔反应焓，称为物质 B在该温度下的标准摩尔生成焓。 ∆f H m ( B )表示 在该温度下的标准摩尔生成焓 在该温度下的标准摩尔生成焓。 没有规定温度， 时的数据有表可查。 1）没有规定温度，一般298.15 K时的数据有表可查。 3）由定义可知：稳定态单质的 ∆f Hm ( B) = 0 稳定态单质的 （6） 标准摩尔燃烧焓:一定 标准摩尔燃烧焓:一定温度下， 1mol物质 B 与 氧气进行完全燃烧反应，生成规定的燃烧产物时的 标准摩尔反应焓，称为B在该温度下的标准摩尔燃烧 焓。 ∆ Hm ( B) 表示.单位：J mol-1 c
第二类永动机简介
克劳修斯
• 鲁道夫· 尤里乌斯· 艾曼努尔· 克劳修斯（Rudolf Julius Enmanvel Clausius， • 1822-1888）德国物理学家，是气体动理论和热力学的主要奠基人 之一。），1822年1月2日生于普鲁士的克斯林（今波兰科沙林）的 一个知识分子家庭。曾就学于柏林大学。1847年在哈雷大学主修数 学和物理学的哲学博士学位。从1850年起，曾先后任柏林炮兵工程 学院、苏黎世工业大学、维尔茨堡大学、波恩大学物理学教授。他 曾被法国科学院、英国皇家学会和彼得堡科学院选为院士或会员。） 因发表论文《论热的动力以及由此导出的关于热本身的诸定律》而 闻名。1855年任苏黎世工业大学教授，1867年任德意志帝国维尔茨 堡大学教授，1869年起任波恩源”(single reservoir)，是指温度均匀并且保持恒定 的热源，如果热源的温度不是均匀的，则可以从温度较高处吸收热量， 又向温度较低处放出一部分，这就等于工作在两个热源之间了。 热机 做功需要有两个热源，从高温热源吸热，向低温热源放热，吸热量与 放热量之差就是做功量. ―单一热源”是指温度均匀并且恒定不变的热 源。在热力学中所提到的热源，一般是指热容量很大的物体或装置。 当从外界吸收热量时，它的温度并不上升；而向外放热时，它的温度 并不降低。 附热力学第二定律:①热不可能自发地、不付代价地从低 温物体传到高温物体(不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而 不引起其他变化，这是按照热传导的方向来表述的)。 ②不可能从 单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响(这是从能量 消耗的角度说的,它说明第二类永动机是不可能实现的）。 在①的讲 法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而 不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个 转变过程是不可逆的。
永动机
摘要永动机是不消耗能量而能永远对外做功的机器，它违反了能量守恒定律，故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”。
有人认为永动机这个名词不是很恰当，他们说：“如飞轮之类，一旦开始运动，若无摩擦阻力作用，是可以永久继续运动下去的，这在实际上虽然不易实现，但是在道理上说得通，可以看作一种实际的极限情况。
”他们还认为：“所谓永动机并不是指这种情况，不是试图去保持永恒的运动，而是期望在没有外界能源供给，即不消耗任何燃料和动力的情况下，源源不断地得到有用的功。
”在人们还没有掌握自然的基本规律时，这种想法曾经引诱许多有杰出创造才能的人，他们付出了大量的智慧和劳动，追求这种梦想的实现。
但是，现在永动机还未能发明，没有任何一部永动机被实际地制造出来，也没有任何一个永动机的设计方案能受住科学的审查。
关键词：永动机；第一类永动机；第二类永动机；能量守恒定律；热力学第二定律；1.想法起源永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。
在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。
设计一个轮子，轮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。
这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。
仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。
于是，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停下来。
后来，文艺复兴时期意大利的达•芬奇（Leonardo da Vinci，1452-1519）也造了一个类似的装置，他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。
空气永动机制作原理
空气永动机制作原理空气永动机是一种被广泛讨论但实际上并不存在的机器。
它的原理是利用空气作为能源，无需任何外部能源或燃料，就可以持续运转，从而实现永动机的效果。
空气永动机的制作原理，实际上是一个物理学和能量守恒定律的问题。
首先，我们需要明确的是，空气永动机是不可能存在的。
这是因为，空气永动机的运转需要消耗能量，而能量守恒定律告诉我们，能量不可能从无到有，也不可能从有到无。
因此，任何一个永动机都是不可能实现的。
但是，如果我们不考虑这个理论限制，简单地来看一下空气永动机的制作原理。
首先，为了让永动机运转，我们需要一个初始动力，例如一个电机或者人力。
一旦永动机开始运转，它就会利用风力或者压缩空气的力量来继续运转，而不需要任何外部能源。
具体来说，空气永动机的制作原理可以分为以下几个步骤：1. 首先，我们需要一个永动机的主体，通常是一个圆形或者梯形的装置。
这个主体通常由轮子和轴承组成，以便能够旋转。
2. 接下来，我们需要一个初动力，例如一个电机或者人力。
这个初动力将用来启动永动机的运转。
3. 一旦永动机开始运转，它就会利用空气的压缩力或者风力来维持运转。
这个效应可以通过在永动机主体周围安装叶片或者螺旋线来实现。
当空气流过这些叶片或者螺旋线时，它会产生压缩力或者旋转力，从而维持永动机的运转。
4. 最后，为了确保空气永动机可以持续运转，我们需要一些机械装置来消除摩擦和阻力。
这可能包括使用特殊的材料或者润滑剂来减少摩擦，或者设计永动机的形状和结构，以便最小化阻力。
总之，尽管空气永动机的制作原理是一个非常有趣的话题，但它实际上是不可能实现的。
如果我们想要利用空气作为能源，我们需要寻找其他可行的方法，例如风力发电或者压缩空气储能。
无限能量的课题永动机的现实与虚幻
无限能量的课题永动机的现实与虚幻永动机是指能够不断运转而不需要外部能源输入的机器。
它被认为是科学界的一个梦想，因为它能够解决能源短缺和环境污染等问题。
然而，迄今为止，没有人成功地制造出真正的永动机。
本文将探讨无限能量的课题，以及永动机的现实与虚幻。
一、无限能量的课题能源是人类社会发展的基石，但传统能源如煤炭、石油和天然气等资源有限，且使用过程中会产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成严重污染。
因此，寻找替代能源成为当今世界的重要课题之一。
无限能量的概念源于对宇宙能量的探索。
宇宙中存在着丰富的能量资源，如太阳能、风能、水能等。
这些能源在地球上的利用可以实现可持续发展，减少对传统能源的依赖。
此外，科学家们还在探索更高级的能源形式，如核能、等离子能等。
这些能源具有巨大的潜力，可以为人类提供更多的能量。
然而，无限能量的课题并非易于解决。
首先，能源的开发和利用需要巨大的投资和技术支持。
例如，太阳能和风能等可再生能源的利用需要建设大规模的发电设施，而核能的开发则需要高度安全性和严格的管理措施。
其次，能源的转化效率也是一个挑战。
目前，许多可再生能源的转化效率较低，无法满足人类对能量的需求。
因此，科学家们需要不断研究和改进技术，提高能源的利用效率。
二、永动机的现实与虚幻永动机是人类追求无限能量的一种设想，但在物理学的框架下，它被认为是不可能实现的。
根据热力学第一定律，能量守恒定律，能量不可能从虚无中产生，也不可能自行消失。
因此，永动机被认为是违背自然规律的。
尽管如此，永动机的概念在科学界一直存在，并且吸引了许多科学家和发明家的关注。
他们试图通过各种方法来制造永动机，但都以失败告终。
其中最著名的是卡诺热机和布朗运动。
卡诺热机是热力学中的一个理想化模型，它被认为是最高效的热机。
然而，卡诺热机也无法实现永动机的梦想。
布朗运动是微观粒子在液体或气体中的无规则运动，被认为是一种自发的运动。
有人认为，通过利用布朗运动的能量，可以制造出永动机。
滴水实验报告永动机
一、实验背景永动机，即永远运动的机器，是一种理想的机械设备，它能在没有能量输入的情况下无限期地持续运转。
然而，根据能量守恒定律和热力学第一定律，第一类永动机是不可能实现的。
为了验证这一理论，我们进行了滴水实验，以探究永动机的可能性。
二、实验目的1. 通过滴水实验，了解能量守恒定律和热力学第一定律在现实生活中的应用。
2. 通过实验，探讨永动机是否有可能实现。
3. 培养学生的动手能力、观察能力和科学思维。
三、实验原理能量守恒定律：能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律：在一个封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
四、实验材料1. 矿泉水瓶（装满500ml自来水）2. 纸杯3. 量杯4. 大头针5. 计时器6. 计算器五、实验步骤1. 将矿泉水瓶倒置，将瓶口对准纸杯。
2. 在矿泉水瓶底部扎一个小孔，用大头针固定。
3. 打开水龙头，让水滴入矿泉水瓶中。
4. 使用计时器记录水滴入纸杯的时间。
5. 当纸杯装满水后，记录所用时间。
6. 重复实验多次，取平均值。
六、实验结果与分析1. 实验结果显示，水滴入纸杯的时间逐渐缩短，说明水的流速在加快。
2. 通过计算，得出每分钟滴水量约为50ml。
3. 以此推算，一个没有拧紧的水龙头一天浪费的水量约为1200ml。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 能量守恒定律和热力学第一定律在现实生活中得到了验证。
2. 永动机在理论上是无法实现的，因为能量无法凭空产生或消失。
3. 滴水实验有助于我们更好地理解能量守恒定律和热力学第一定律。
七、实验总结1. 通过滴水实验，我们了解了能量守恒定律和热力学第一定律在现实生活中的应用。
2. 实验结果表明，永动机在理论上是无法实现的。
3. 滴水实验有助于培养学生的动手能力、观察能力和科学思维。
八、实验拓展1. 通过调整实验条件，探究不同条件下水的流速和滴水量。
2. 结合实验结果，探讨节能减排的重要性。
世界上有永动机吗
无法实现的永动机永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器。
在历史上，永动机一直被人们讨论和研究，但是，很多人并不清楚这背后到底有什么意义。
在人们的想象中，永动机是一种机械装置，它可以不停地自动运动，而且还可以举起重物等，做一些有意义的事情。
13世纪就有人就试图想制造这种机械装置，但是直到21世纪也没有人真正制造出来。
所以世界上并不存在永动机。
这种机械是不可能制造出来的，原因是违反能量守恒定律和热力学定律。
热力学第一定律的表述方式之一就是：第一类永动机不可能实现。
虽然经过许多人的辛劳，但事实证明他们无一例外地都归于失败。
永动机是一种幻想，永远不可能成功，因为它违反了自然界最普遍的一个规律，这就是能量转化与守恒定律。
著名科学家达·芬奇早在15世纪就提出过永动机不可能的思想，他曾设计过一种转轮，如图所示，在转轮边沿安装一系列的容器，容器中充了一些水银，他想水银在容器中移动有可能使转轮永远地转动，但是经过仔细研究之后，得出了否定的结论。
他从许多类似的设计方案中认识到永动机的尝试是注定要失败的。
他写道：“永恒运动的幻想家们！你们的探索何等徒劳无功！还是去做淘金者吧！”然而，15世纪以后的好几百年里面，制造永动机的活动却从未停止过。
永动机的分类1.第一类永动机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 [2] 。
历史上最著名的第一类永动机是法国人亨内考在十三世纪提出的“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。
十五世纪，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米的庞大机械，但是这些装置经过试验均以失败告终。
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不能实现的永动机
张玉成李传海
1. 滚球永动机
例1 文艺复兴时期，意大利的达·芬奇（Leonardoda Vinci，1452－1519）设计了如图1所示的装置。
他设计时认为，在轮子转动过程中，右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，在两边不平衡的力矩作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，而且可以不断地向外输出能量。
但实验结果却是否定的。
达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。
下列有关该装置的说法中正确的是（）
（A）如果没有摩擦力和空气阻力，该装置就能永不停息地转动，并在不消耗能量的同时不断地对外做功。
（B）如果没有摩擦力和空气阻力，忽略碰撞中的能量损耗，给它一个初速度，它能永不停息地转动，但在不消耗能量的同时，并不能对外做功。
（C）右边所有小球施加于轮子的动力矩并不大于左边所有小球施于轮子的阻力矩，所以不可能在不消耗能量的同时，不断地对外做功。
（D）在现代科学技术比较发达的今天，这种装置可以永不停息地转动，在不消耗其它能量的基础上，还能源源不断地对外做功。
分析该设计中，当轮子转动时，虽然右边的小球总比左边的小球离轮心更远些，但是右边小球的个数总比左边的少，实际上右边所有小球施加于轮子的动力矩等于左边所有小球施于轮子的阻力矩，轮子在不受到外力作用时将保持平衡状态。
如果没有摩擦力和空气阻力，且忽略碰撞中的能量损耗，给轮子一个初速度，轮子就能依靠惯性永不停息地转动。
故正确答案为（B）、（C）。
2. 浮力永动机
例2 如图2所示装置中，挡板将容器分成相等的两部分，左边容器装满水，右边容器装满水银，一匀质球可绕固定的水平轴O转动。
该装置的设计原理是右边半球所受浮力大于左边半球所受的浮力，在浮力力矩的作用下球将绕轴转动。
下述说法正确的是（）
（A）该设计不能实现，主要是因为制作技术难度太大。
（B）该设计不能实现，因为它属于第一类永动机。
（C）该设计不能实现，因为它属于第二类永动机。
（D）球体所受的对轴O的转动力矩为零。
分析该装置在设计过程中忽略了作用力的方向。
我们知道，液体压强是向四面八方的，液体对球除了有向上的作用力，还有其它方向的作用力，球体在液体中所受压力的作用线是穿过球心的。
因为液体对球的压力方向垂直于球面（任一小面积元上均如此，可计算合力也如此），所以球体所受对轴O的转动力矩为零，球不会绕轴转动。
故正确答案为（B）、（D）。
例3 浮力是设计永动机的一个好帮手，如图3是一个著名的浮力永动机设计方案：左右的木球数目相等，绕在上下两个轮子上，可以像链条那样转动。
右边的一些球放在一个盛满水的容器里。
设计者认为，右边这些球浸在水里，受到了水的浮力，就会被水推着向上移动，也就带动整串球绕上下两个轮子永远转动下去。
请分析其可行性。
分析当木球由下方进入水中时，仅受到水向下的压力，而没有向上的压力，该处压强最大，所以向下的压力很大。
要想使整串球永远转动下去，必须克服各处阻力做功而需要消耗能量，而这些能量又没有来源，根据能量守恒定律知，这种设计方案不可行。
3. 磁力永动机
例4 如图4所示为英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯在1670年设计的一种机器，原理是这样的：在立柱上放一个强力磁铁A，两槽M和N靠在立柱旁。
上槽M上端有一个小孔C，下槽N弯曲。
如果在B处放一小铁球，它就会在强磁力作用下向上滚，滚到C 时从小孔下落沿N回到B，开始往复运动，从而进行“永恒的运动”。
关于这种机器，下列说法正确的是（）
（A）这种机器可以永恒运动，说明了永动机可以制造。
（B）这种机器是可以制造的，并且小球在下滑时能源源不断地对外做功。
（C）这种机器不能永恒运动，如果小球能从静止加速上升到C，它就不可能从C加速下滑到B，并再次从B回到C。
（D）这种机器不能永恒运动，关键是因为摩擦阻力太大，要消耗能量。
分析这种依靠磁力与重力的永动机是不可能实现的。
首先，强力磁铁A的磁性特别强，可以把斜面下端的铁球吸上来，铁球完全可以越过小孔C被吸引到强力磁铁A上。
其次，若铁球从小孔C掉了下来，它将受到重力和磁力的共同作用，而磁力又非常大，所以铁球沿斜面做减速运动。
即使小铁球运动到下端，它也决不可能绕过弯曲的地方又滚到斜面上，因此这种机器不可能永恒运动。
故正确答案为（C ）。
4. 电场永动机
例5 有人设计了一种如图5所示的机器：两根相互垂直的刚性绝缘细杆，相交于杆的中点，位于竖直平面内，杆的端点上各有一带正电的小球a ，b ，c ，d 。
一水平的固定转轴PP ’通过两杆的交点与两杆固定连接。
转轴的一端有一皮带轮，通过皮带可带动别的机器转动，两杆与其端点的带电小球处在一方向与x 轴平行的静电场中，电场的场强大小随y 而改变，可表示为E ＝y E 0。
在y ＝0处，场强E ＝0；在y ＞0的区域，场强沿x 轴正方向，其大小随y 的增大而增大；在y ＜0的区域，场强沿x 轴负方向，场强的大小随|y|的增大而增大。
由于杆端的带电小球受到静电场的作用，相互垂直的杆将绕固定轴转动，与轴连接的皮带轮通过皮带就能带动其它机器运转。
设计者断言他可以实现一种不需要提供能量又能不断对外做功的永动机。
你认为这种机器可能实现吗？为什么？如认为不能实现，则指出其设计中存在何种错误，并说明理由。
分析 根据能量守恒定律，任何一部机器，可以使能量从一种形式转化为另一种形式，但不能无中生有地创造能量，所以想要实现一种不需要向它提供能量但又能不断地对外做功的永动机是不可能的。
题中设计方案的错误之处在于设想的静电场是不可能存在的。
理由如下：
假设空间中存在这样的电场，即该电场的电场线平行，但相邻电场线的距离不等，如图6所示。
根据等势面与电场线垂直，可在该电场中找到两个等势面，如图6中的21A A 与43A A ，则21A A 与43A A 平行，距离设为d ，由题意知
202101y E E y E E ==，
31A A 间电势差d y E U A A 1031=
42A A 间电势差d y E U A A 2042=
由此得到4231A A A A U U ≠
显然这样的静电场是不存在的。
5. 放射性永动机
例6 如图7所示的装置是一位物理学家设计的一种使用放射性元素钍的“永动机”。
它是在密闭的玻璃球壳1中，放入玻璃管2，将具有放射性的钍盐3密封在玻璃管中，4是两片彼此紧靠的金属箔，5是贴在玻璃球壳内侧的金属板，金属板接地。
这个装置之所以称为“永动机”，是当两片金属箔吸收到放射线而带同种电荷时将不停地排斥，每次排斥时向左右张开，触到金属板的内壁，立即收回，如此往复，形成金属箔的“永动”。
下列说法中
正确的是（）
A. 金属箔是由于吸收到α射线而张开的
B. 金属箔是由于吸收到β射线而张开的
C. 此装置可看作是第一类永动机
D. 此装置可看作是第二类永动机
分析放射性元素钍具有β放射性，出射的粒子——电子被金属箔所吸收，金属箔带上同种电荷，互相排斥，金属箔张开。
随着放射性元素钍不断地进行β衰变，它所提供的出射粒子——电子的数量将不断减少，所以这种装置并非“永动机”。
故正确答案为（B）。