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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[9]
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[9]
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试验已确认这些永动机方案失败或仅只是骗局无一成功[9]
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表述方式之一就是第一类永动机不可能实现[9]
曾经有人设计一类机器希望它从高温热库(例如锅炉)吸取热量后全部用来做功不向低温热库排出热量这种机器的效率不是可以达到100%了吗这种机器不违背能量守恒定律但是都没有成功人们把这种只从单一热库吸热同时不间断的做功的永动机叫第二类永动机这种永动机不可能制成是因为机械能与内能的转化具有方向性机械能可以转化内能但内能却不能全部转化为机械能而不引起其它变化从研究永动机得到的意外收获[10]
前已提及英国科学家焦耳也曾被永动机这一奇妙的发明所吸引并为此做了一二十年的实验但最后他留给后世的并不是永动机而是证明永动机不可能的热功当量定律这应该算是研究永动机得到的意外收获[10]
斯台文是这方面的另一个例子在他那个时代(16世纪末17世纪初)有一种永动机是广泛被谈论着的如图2所示有14个能滚动的很重的铁球用链子连起来放在一个三棱体上三棱体的一边比较斜一边比较陡且斜的一边比陡的一边长些永动机的制造者们相信斜的一边上有4个重铁球陡的一边只有两个重铁球4个铁球的下滑力自然比两个铁球大整个装置就会如箭头所指示的方向滑下来一旦左边滑下去一个重球右边一定同时补充上一个重球左边的斜面上依然是4个重球右边的斜面上仍只有两个重球永远是左边的下滑力大于右边的下滑力球链就会永远不断地运动下去荷兰科学家斯台文在研究这种永动机时从经验出发判断它不可能永动因为左边球虽多但斜面缓每个球产生的向下拉力小右边球虽少但斜面陡每个球产生的向下拉力大结果两边斜面向下的拉力一样大至此斯台文并没有停止思维他又把该问题进一步引向深入由于球的个数跟斜面的长度成正比每个球都是一样重所以各边球的总重也一定跟斜面长成正比[10]
这就是有名的两个斜面上力量平衡的定律
大致详细分类
(1)机械类妄图依靠机械内循环对启动能量进行增益以试图突破能量守恒并依靠能量增益使增益的能量输出并将输出能分化为两部分一部分给机械提供动力另一部分对外做功[10]
(2)电/磁动机属于永动机范畴但因不具备工业实用性被称为玩具概念假设概念磁铁与电磁场互动使得能量突破能量守恒磁动机获得了输出大于输入但实际上实验显示磁动机终究会因为消磁而停止[10]
(3)热循环试图突破热一热二但终究失败温度平衡点与温度不可叠加和转化消耗上无法在内部环境中进行百分百转化[10]
(4)空气压缩机依靠压缩空气至使温度升高理论上空气压缩与释放能量守恒但是使用空气压缩的机构涉及曲轴等机械零件能量消耗并且在热量挥发时速度与空气回温等等存在许多不完善但具体资料因资源有限暂且未知(理论上可行性永动机)
(5)特斯拉线圈属于官方资料民间流传的据说是不完整的但理论上与现实中线圈的确存在它是一种在自然界收集电能量的一种器具姑且不说官方文献但以自然界电磁场能量制作出的线圈仅仅只能是个玩具
(6)饮水鸟爱因斯坦自食其言的传奇玩具一个利用液体沸点与自然界温度的玩具机械[10]
(7)几何永动这是集齐所有机械类理论于一体的永动机并开阔创新成就前无古人也可能后无来者的失败永动机这台永动机发明者只研究增益零件而放弃了固定能量源选择能量源自由形成了一个利用周长相等的圆与三角形之间的力矩不同而忽略三角形最短力矩的另类组合[10]
(8)液态永动利用液体质量的密度与引力或另一种单纯的水与气体引力相结合设计出的永动机但因为守恒利用液体质量的至今全部失败而水与空气类型的似乎也是失败[10]
(9)倒吸虹这个永动机企图改变管道的粗细在水管的上方加一个水箱依靠水的压力改变吸虹势能但因出水口的限制决定了水的压力导致再次失败[10]
长期以来,永动机,或者说永恒运动,一直被人们热烈讨论。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。很早以前,有人就试图想制造这种机械装置,但是一直到现在,都没有人真正制造出来[1]……阅读全文 >>
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。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……阅读全文 >>
这类机械装置主要分为两大类。第一种永动机违反的是热力学第一定律,它们不须输入能量就可以作功。热力学第一定律是关于能量守恒的表述,指出在一个孤立的封闭系统里,新的能量无法被创造出来。任何宣称能够无端产生能量的机器都属于此类[11]。第二种永动机虽然没有违反第一定律,却因为采用某种使……阅读全文 >>