永动机
永动机知识
适用于简约抽象及相Hale Waihona Puke 类别演示一、热力学第一定律
First law of thermodynamics
实质
能量守恒与转换定律
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从 一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另 一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。
表述
热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与 机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能 量的总不变。
不消耗能量就可以作功的"第一类永动 机"不可能实现。
第一类永动机
某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放 热或作功。这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断 的对外做功。
（1）奥恩库尔的永动机模型 （2）滚珠永动机
（3）软臂永动机
（4）阿基米德螺旋永动机
一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的 热量与外界对它做功的和。（如果一个系统与环 境孤立，那么它的内能将不会发生变化。） 表达式:△E=-W+Q △E=△U+△KE+△PE
加入系统的能量总和－热力系统输出的能量总和= 热力系总储存能的增量
永动机的科学原理和可能性
永动机的科学原理和可能性在人类历史的长河中，永动机一直是一个众所周知的话题，不过，它通常被看作是科学和技术史上最可笑的错觉之一。
大多数科学家和工程师都认为永动机是不可能存在的，也就是说，没有任何一台机器可以仅依赖自然能量持续地运转，而不需要耗费外部能源。
但是，反对派分享者经常分享该主题的不同观点，他们认为，永动机是可能存在的，也有可能出现在未来。
本文将重点探讨永动机的科学原理和可能性。
永动机的基本原理“永动机”这个词源自拉丁语“perpetuum mobile”，意思是“永久运动的”。
永动机被定义为一台能够在不断地产生机械能的机器，而不需要任何外部能量输入。
这听起来似乎是违反自然规律的事情，因为第一定律能量守恒定律告诉我们，能量是不能被创造或破坏的，也不能自行生成。
科学家和工程师们共同认为，永动机是不可能存在的，也不可能被创造出来，因为它违反了能量守恒定律。
然而，永动机的支持者认为，这个定律只是表明总能量不会改变，但并没有限制自然物理现象中能量的流动方式，也就是说，可以通过一些方法，将能量在不同的物理系统之间转移。
他们认为，此种能量转移系统的构建就可以实现永动机。
永动机存在的可能性有人认为，永动机存在的唯一可能就是在量子物理学领域。
在这里，一些奇怪的现象就像是由于真空产生了'零点能'，也就是不需要任何外部能源就可以不断产生和消耗能量的能量波。
一些研究者认为，利用这种能量波的机器将是永动机的基础。
虽然这听起来很像“能量可以从虚无中浮现”，但在量子物理学中，这种事情是可能发生的。
虽然人们目前对真正的“零点能”是否存在存在争议，但物理学家们已经展示了可以从量子场中提取能量的方法。
在传热领域，热交换器是利用纳诺技术实现对能量转移的控制，这可能会为永动机的实现提供一个设想。
利用纳米技术，可以控制热量或热力学能量的转移和流动，从而在一些系统中实现对能量的长期稳定转移。
此外，一些科学家提出了永动机的一些变体，例如磁永动机。
第一类永动机
热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他 能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总不变。
不消耗能量就可以作功的"第一类永动机"不可能 实现。
精选可编辑ppt1第一永动机某物质循环一周回复到初始状 态，不吸热而向外放热或作功。 这种机器不消耗任何能量，却 可以源源不断的对外做功。
大。转到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢。设计者认为这样可以使机器获
得转矩。然而，他没有想到力臂虽然缩短了，力却增大了，转轮只能停止在原
地
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6
阿基米德螺旋永动机
把水从蓄水池里汲到上面的水槽里，让它冲击水轮使之转动，轮子在带动水磨的 同时，又通过一组齿轮带动螺旋汲水器把水重新提到水槽里去。这样，整台机械 就可以永不停息地运转下去。这样的设计当然也必然以失败告终。因为即使没有 摩擦力，从水槽中流下的水的冲力,也不足以既带动水磨工作,又带动汲水器把全 部流下的水重新汲回到原来的高度。
州长亲自锁上了门，贴上了封条，派了两名卫兵昼夜看守这座房
子。两周以后州长亲自启封开锁，看到轮子还在转动，于是再次
上锁加封，又过了40天。1718年1月4日再次开封，轮子还在转。
这位认真的州长还不放心，又观察了两个月，看到了轮子确实
“永动”。于是州长就给奥尔菲留斯颁发了鉴定证书，从此以后
奥尔菲留斯名声大噪，他周游欧洲列国展出他的自动轮，卖票赚
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7
磁力型永动机
1570年，意大利的泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。A是一个磁 石，铁球G受磁石吸引可沿斜面滚下去，滚到上端的E处，从小洞B落下，经曲 面BFC返回，复又被磁石吸引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动下去。
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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。
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。
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。
永动机的失败
永动机的失败永动机，从字面意思上看可以理解为永远转动的机器；而人们赋予它的意思是，无需能量便可以永远运动下去的机器。
然而这个想法从什么时候开始的呢？是由谁提出来的呢？制造永动机的想法真的能实现吗？首先，让我们看一下这个想法是如何产生的。
朱利页斯·罗伯特·迈尔（Julius Robert von Mayer）是德国的一位内科医生和物理学家。
他观察到暴风浪的海水温度比静海里的水温要高，引起他深入的考虑，自然界的规律，特别是暖和的物理现象。
他想，物体的温度是由热直接或间接产生的？1841年以后，迈尔决定全部精力去解决这个问题。
德国图宾根（Tubingen）的一位物理教授约翰·内伦贝格（Johann Gottieb Norremberg) 给迈尔建议，如果动能能转变为热能，水由于振动，它的温度必定会升高。
迈尔不仅做了这个证明，而且还定出机械能转换成热能的转换定量因子。
热的机械能当量。
他的研究结果发表在1842年莱比锡的化学和医药杂志上。
热力学发展初期，热和机械能的相互转化是人们研究的主题。
在工业革命的推动下，工业上和运输上都相当广泛地使用蒸汽机。
人们研究怎样消耗最少的燃料而获得尽可能多的机械能。
这时人们就想制造一种机器，不需要外界提供能量，却能不断地对外做功的机器。
所以，为了解决这个问题，促使人们都去研究热和机械能之间的关系问题。
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。
如图所示：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。
第一类永动机
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。
16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔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。
浮力也是设计永动机的一个好帮手。
是一个著名的浮力永动机设计方案。
一连串的球，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，右边如果没有那个盛水的容器，左右两边的球数相等，链条是会平衡的。
但是，现在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转动。
上面有一个球露出水面。
下面就有一个球穿过容器底，补充进来。
这样的永动机也没有制成，是不是因为要下面的球能够通过容器底，而又不能让水漏出来，制造起来技术上有困难呢？技术上的困难并不是主要问题，主要问题还是出在设计的原理上。
当下面的球穿过容器底的时候，它不仅承受下方水的浮力，同时，它和容器底一样，要承受上面水的压力，水下的压力随着水的深度增加而增大，小球处于容器底部，承受的压力最大。
这个向下的压力，就会抵消上面几个球所受的浮力，从而达到受力平衡，这个水动机也就无法永动了。
第一类永动机的概念
第一类永动机是指一种不需要输入能量就能持续对外做功的机器。
它违反了能量守恒定律，因为根据该定律，能量在任何过程中都不会凭空产生或消失。
尽管人们一直对永动机的概念很感兴趣，但经过长期的科学研究和实验，已经证明第一类永动机是不可能实现的。
这是因为任何机器在运行过程中都会不可避免地受到各种形式的能量损耗，例如摩擦、热损耗等。
科学的发展告诉我们，要实现能量的持续转化和利用，必须遵循能量守恒定律。
这也促使人们不断探索和创新，寻找更高效、可持续的能源利用方式。
最成功的永动机
最成功的永动机
永动机是一种被广泛用于发电的发明，它能彻底解决传统能源的短缺，为世界发电提供清洁、可再生和可持续的能源。
19世纪的尼古拉·特斯拉是永动机发展史上最成功的科学家之一，他发明了一种特殊的永动机，即“特斯拉线圈”，使永动机发生器有了更多的用途，从而推动了永动机的发展，也极大地推动了世界的电力化进程。
特斯拉研发出的永动机包括特斯拉发电机、特斯拉无线电发射机、特斯拉X射线发射机等，都是极具创新性的发明。
特斯拉发电机主要利用特斯拉线圈产生相互排斥的磁力，把相变量的能量转换成电流的能量，从而使发动机的效率大大提高。
特斯拉无线电发射机可以传输电波，能够实现无线电通信，使电信产业受益匪浅。
特斯拉还发明了X射线发射机，它可以产生X射线，为世界医学探索和发展提供了巨大方便，并且有助于促进了医疗器械、内窥镜、数字影像等领域的发展。
尼古拉·特斯拉不仅要发明伟大的永动机，而且也运用了大量的专业知识，力求改良和提升发动机的性能，从而促进了永动机的发展。
永动机的发明使世界向电力化的道路取得了大的进步，给世界的电力化发展和东西方的文明进程带来了无限的活力。
在当今世界，尼古拉·特斯拉发明的永动机仍在为世界提供清洁、可再生和可持续的能源，让世界变得更加可持续。
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变不了，使输出轴左侧的重量始终小于输出轴右侧的重量， 并因正力矩和大于负力矩和而产生按顺时针方向的转动。
总结
❖ 各种永动机设计方案的失败，制造永动机美好 梦想的破灭，对于每一个寻找永动机的人是一 个不小的打击。但是，反思这一失败的探索过 程，它从反面给人类以启迪。
第一类永动机
永动机是一类想象中的不需外界输入能源、能量或 在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外 做功的机械。
第一类永动机
不消耗能量而能永远对外做功的机器，称为 “第一类永动机”
亨内考的永动机
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
达芬奇装置
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。
第二类永动机
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T能ex的t 机器，称为“第二类永动机”。
Text Text
Text
其运行。
牛顿第一定律只在理想状态下成立，事实上由于万
有引力定律，即使在真空中物体的运动在持续一段
时间后同样会停止。
Text
Text
Concept
Text
第四类
2012年中国首次出现第四类永动机论调，提出熵的概 Text 念拓展与微观离散不可能达到熵最大等问题，有人认为
设计者思路：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
错误分析：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。
❖ 追寻永动机的失败经历，可以给我们两点启示 ：首先，失败的经历也有积极的科学研究价值 ，永动机的种种设计方案的失败，引起了人们 的反思，启发了能量转化和守恒的思想，成为 能量转化和守恒原理建立的思考线索之一；其 次，要依据科学规律办事。
LOGO
Text
下去。
ext Text
达芬奇装置
最初设想：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
事实上，由杠杆平衡原理可 知，上面两个设计中，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。
它做功的和
△u=W+Q
❖ 第二定律
克劳修斯表述 热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的
物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物体；
开尔文-普朗克表述 不可能从单一热源吸取热量，并将这热 量变为功，而不产生其他影响。 熵表述 随时间进行，一个孤立体系中的熵总是不会减少。
❖ 第三定律
绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。 或者绝对 零度（T=0K）不可达到。
LOGO
Perpetual motion 永动机
李波海 刘元瑞
目录
1
热力学三大定律
2
第一类永动机
3
第二类永动机
4
其他类永动机
热力学三大定律
❖ 第一定律（能量守恒定律）
一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对
磁力永动机
大约在1570年，意大利有一位教授叫
泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以
实现永动机。 他的设计如图所示，A Te是xt一个磁石，铁球C受磁石吸引可沿斜
面滚上去，滚到上端的E处Te，xt从小洞B
落下，经曲面BFC返回，复又被磁石吸
引，铁球就可以沿螺旋途径连续运动
这是个很好的想法，但其正确性还有更待深入研究。
xt
第五类 正反物质泯灭产生的能量，可以提供无限的动力 第六类 真空零点能蕴含无限能量，在未来或许能有相应发明
其他类永动机
第七类 根据中国著名物理科学家朱旭松的恢弘著作《永动机——你 存在吗》一书第317页的论述，第七类永动机主要是关于 2个 转轮通过装配在机身斜面上的多个导向轮的导向限位，使2个 转轮之间呈斜角状态装配，摆杆组件通过耳座及铰接体相铰 接，将2个转轮连成一可同步运动的旋转体，使装配其上的摆 杆组件可随转轮转动而摆动,导致相连绞接体和弹簧所装配的 滚轮构件出现伸出与缩回的往复运动, 滚轮处于轴线左侧的位 置时，与传动轴之间的距离最近，滚轮右侧轴线的位置时， 与传动轴之间的距离最远。浮动圈的外圈上悬挂1挂圆环链， 内圈的各个环槽搭接在滚轮上，由于浮动圈和圆环链的重量