永动机的发展历程?

Question

如题所述

Answer 1

永动机是一类想象中的机械，它能够在不需要外部能源输入或仅有一个热源的情况下不断运动并对外做功。历史上，人们曾热衷于研制各种类型的永动机，其中包括一些希望以此出名或获利的骗子。在热力学体系建立后，人们通过严谨的逻辑证明了永动机是违反热力学基本原理的设想，从此之后就少有永动机的研究者了。不过从某种意义上也可以认为，人类对永动机的热情以及制造永动机的种种实践，推动了热力学体系的建立和机械制造技术的进步。
1775年，法国巴黎科学院通过决议，宣布永不接受永动机。现在美国专利与商标局严禁将专利证书授予永动机类申请，而永动机这个名词现在更多地作为一种修辞被用来描述那些充满活力、不知疲倦的人。
第一类永动机：魔轮。右侧重物在重力作用下远离转轴，力矩随之增大，驱动魔轮转动。但由于左侧重物数量更多，平衡了系统力矩，永动机无法实现。
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。历史上最著名的第—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的一系列可动悬臂实现永动机，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，著名学者达文西也曾设计了一个相同原理的类似装置，1667年曾有人将达文西的设计付诸实践，制造了一部直径5米的庞大机械，但这些装置经过实验均以失败告终。
除了利用力矩变化的魔轮，还有利用浮力、水力等原理的永动机问世，但是经过实验，已确认这些永动机方案失败或仅只是骗局，无一成功。
1842年，荷兰科学家迈尔提出能量守恒和转化定律；1843年，英国科学家詹姆斯·焦耳提出热力学第一定律。他们从理论上证明了能够凭空制造能量的第一类永动机是不能实现的。热力学第一定律的一种表述方式就是：第一类永动机不可能实现。
第二类永动机：在热力学第一定律问世后，人们认识到能量是不能被凭空制造出来的，于是有人提出，设计一类装置，从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动的源头，这就是第二类永动机。
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。
1820年代，法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺设计了一种工作于两个热源之间的理想热机——卡诺热机。卡诺热机从理论上证明了热机的工作效率与两个热源的温差相关。德国人鲁道夫·克劳修斯和英国人开尔文在研究了卡诺循环和热力学第一定律后，提出了热力学第二定律。这一定律指出：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。热力学第二定律的提出宣判了第二类永动机死刑，而这一定律的一种表述方式就是：第二类永动机不可能实现。
永动机骗局：历史上曾无数人痴迷于永动机的设计和制造，在热力学体系建立之前，这些人中既有科学家，也有希望借此成名发财的投机者。而热力学体系建立后，致力干永动机设计的除了希望打破现有科学体系的“民间科学家”外，更多的则是一些借永动机之名牟取钱财的骗子。
历史上著名的永动机骗局有：
自动轮骗局：1714年，德国人奥尔菲留斯声称发明了一部名为自动轮的永动机。这部机器每分钟旋转六十转，并能够将16公斤的物体提高相当的高度。当他宣布了这一消息并进行公开实验后，名噪整个德国。1717年，一位来自波兰的州长在验看了放置自动轮的房间后，派军队把守这座房屋。40天他发现自动轮仍在转动，便给奥尔菲留斯颁发了鉴定证书。奥尔菲留斯靠展示自动轮获得了大量金钱，俄国沙皇彼得一世甚至与他达成价值10万卢布的购买协议。最终由于奥尔菲留斯的太太与女仆发生争执，女仆愤而曝光，原来自动轮是依靠隐藏在房间夹壁墙中的女仆牵动缆绳运转的，整个事件是一个骗局。
王洪成骗局：中国哈尔滨人王洪成曾在1984年提出一个永动机方案，他利用他设计的永动机驱动自家的洗衣机、电扇等装置运转。不久骗局被揭穿，他制作的永动机模型是用隐藏的钮扣电池驱动的一个电动马达，而供应洗衣机、电扇运转的则是暗藏在地下的电线。1998年，王洪成的另一个骗局“水变油”被揭穿，他本人也因此入狱。
此外，在1980年代的巴黎博览会上，曾展出过一种“永动机装置”：这个装置是一个不停转动的轮子，参观博览会的观众对此非常好奇，纷纷逆旋转方向推动轮盘，以期阻止轮子的转动。这个永动机装置的设计者正是利用了观众的好奇心，让他们向后转动轮盘的动作为永动机上紧发条，维持装置的运转。
此外，前国民党军队第12兵团司令官黄维，1948年在国共内战的徐蚌会战被俘之后，送至功德林战犯管理所接受“改造”，至1975年释放期间，他不顾众人异议，在所内潜心研制永动机“东方红发动机”，十分有名。最后当然仍以失败告终。