第一类永动机的故事
2020教科版九年级物理永动机的故事
永动机骗局自动轮骗局: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了公开实验后，名噪整个德国。
1717年一位来自波兰的州长在验看了安放自动轮的房间后，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。
奥尔菲留斯靠展出自动轮获取了大量金钱，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，王洪成提出自发电机的设计，据称可以利用大功率蓄电池带动所谓具备回充电功能的直流发电机，后经多次试验失败后再无下文，同年他的另一个骗局“水变油”被揭穿，本人也因此入狱。
中华宇宙能源超磁能机车:陈锦文以自发电机为号召，利用多层次传销手法(老鼠会)来进行吸金集资，并假称与台湾三阳工业合作开发的新型电动机车，内容于产品发表会中号称无须加油、加水、充电即可骑乘，但经媒体记者查证后坦承该车仍需更换电池。
且三阳工业在2011年9月23日于公司网站上公告，并未与“台湾新动力产业股份有限公司”及“庆骅国际能源股份有限公司”合作或签约研发“磁能发电机”与“磁能动力车”一事。
另外在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大轮子，参观博览会的观众对这架永动机非常好奇，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。
第一类永动机
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， 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， 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。 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 也不足以既带动水磨工作,又带动汲水器把全 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。 部流下的水重新汲回到原来的高度。
软臂永动机的臂可以弯曲。臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端， 软臂永动机的臂可以弯曲。臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩 增大。转到另一侧，软臂开始弯曲，向轴心靠拢。 增大。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， 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
ห้องสมุดไป่ตู้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 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。 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 受磁石吸引可沿斜面滚下去， 落下， 磁石，铁球 受磁石吸引可沿斜面滚下去，滚到上端的 处，从小洞 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。 返回， 曲面 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。
黄维和他的永动机
黄维和他的永动机提起黄维⼤家都知道其是国军⼗⼆兵团的司令长官，在解放战争中的淮海战役中兵败双堆集被俘，后作为战犯在监狱⾥改造27年。
1975年3⽉，作为最后⼀批战犯被特赦，后成为全国政协委员、常委，直到1989年逝世。
都知道黄维是个⼈称书呆⼦的极端固执的⼈，有⼀条道跑到⿊的秉性。
为⼈处世坚持原则，特⽴独⾏，在改造过程中⼀度顽固坚持其旧有⽴场，所以直到1975年的最后⼀次特赦才被释放。
很多⼈不知道的是黄维还痴迷上了永动机的研究，甚⾄到了⾛⽕⼊魔的地步。
黄维被俘后，先是在⽯家庄附近的井陉农村集训了⼀段时间。
看到农民摇辘轳打井⽔，看得久了，便产⽣了奇想。
他认为，重⼒⽆处不在，他要设计⼀种发动机，把重⼒变成动⼒，那么这部机器可以永远⾃动运转，这是⼀项可以改变世界⼯业的⾰命。
到功德林以后他开始正式研究起来，并向管理⽅要求提供研究条件，遭到拒绝。
他的战犯同学们也坚决反对并将其视为抵触改造的⼀种⽅式，⽽多次在学习会上对他进⾏批判教育后来，要求他停⽌这种违背科学原理的研究。
但是固执的黄维以众⼈皆醉我独醒的⾼傲和⾃负，坚持认为他的想法和思路是正确的，拒不接受。
后来张治中到管理所看望他们，他乘此机会委托张治中把申请从事永动机研究的报告带给中国科学院。
科学院经过认真研究，由院长郭沫若亲笔回复：“永动机早已经科学证明是绝对不可能的，所以这项⼯作没有意义。
”但黄维仍不死⼼，继续其软磨硬泡，管理所发现⿈維⾃从搞了永动机机，事事都很听話，学校⼩組会上也不乱说怪話了，也开始写交待材料了。
便请⽰公安部和周总理同意后允许⿈維进⾏研究，并在监狱⾥给他腾出了⼀個实验室。
管理所本来派指挥过装甲部队对机械很有研究的杜⾀明及丘⾏湘等⼈去帮助他，却被他全部赶跑，⾃⼰⼀个⼈开始热⽕朝天的⼲了起來。
⿈維开始将該永动机命名为黄維永动机，因有战犯批評其想出名，⿈維⼜將其改名叫东⽅红永动机。
展开剩余75%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。
举例说明永动机是不可能制成的
一、永动机的界定永动机是一类不需外界输入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。
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”。
这两类永动机是违反当前客观科学规律的概念，是不能够被制造出来的。
综上可知永动机就是能够创造能量或热量的机器，热量也是能量的一种，想100%利用热量是不可能的，就如能量的转化是有条件的，不可能100%的。
第一类永动机是想创造能量，第二类永动机是想100%转化能量，事实证明这是不可能的。
创造能量就如创造宇宙，在现有的物理基础和哲学基础都是不可能完成的事。
二、为什么永动机无法制成1.1第一类永动机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。
创造量子都难，更别说创造能量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。
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。
第三类永动机
第三类永动机别莱利曼在《趣味物理学》中写了不少关于永动机的故事.有一个人生城建成了永动机,呼吁专家去鉴定.后来真的去了一伙人参观，那人抬出来一个看起来挺复杂的装置，费了几个牛的力气,把机器发动起来.遗憾的是，只转了一小会儿,就停了下来。
那人接着折腾，折腾到最后，很不好意思地对大家说：它总是发脾气。
（别莱利曼，1979)第一类永动机和第二类永动机永动机是人类的一个梦想,而且是建立在科学之上的梦想-—虽然现在被看成是伪科学了-—因为所有的永动机探索者在涉及他们的机器时，依据的都是某种科学的原理，而不是神秘的超自然力。
最初，这些科学爱好者是想造出“东东1”：一个循环系统，能够实现自循环,并且在每一次的循环中，除了产生维持其自身运转的能量,还多少有点富裕。
这样,就可以源源不断地向系统之外输出能量,不光是人，那些大牲口，什么骡子啊，马啊，都可以歇歇了。
这个东东将给野外科考队员提供极大的方便,无论走到哪里，帐篷支起来,把东东1一架，所有的灯都亮了,比电池方便多了，而且环保。
当然了，在家也可以用啊,无论是水电站还是核电站,都不用建了！梦想固然很好，不过，已经创造了很多奇迹的科学，这回不灵了。
永动机爱好者几乎尝试了所有的科学的现象,什么电啊、磁啊、毛细现象啊；什么杠杆啊、滑轮啊、斜面啊，没有一个成功的。
再到后来,物理学家给出了一个能量守恒定律，这个定律宣判：东东1造不出来。
能量守恒定律现在也叫做热力学第一定律——可见热力学不只有一个定律—-我们简称它热一律吧!刚开始的时候,总有人不相信它——到现在还有人步信,所以接着试，屡战屡败，屡败屡战,总有人不甘心。
不管怎么说，永动机是个多么美好的梦想啊！王力雄在小说《永动机患者》中就写了一个执着的农民，他就是要造出永动机，他相信，永动机开转之日，就是家乡人民脱贫之时！美好的梦想要靠科学来实现,于是又有人想出“东东2",它能够吸收空气（或者海水，或者别的东西）中的热量,转化成电能(或者其他可用的能量），转化出来的灯与吸收过来的，所以不违背热一律。
永动机发展历程
比周围最低温度还低，从而获得机械功。这就是
热力学第二定律的“开尔文表述”。
物理学给出了一个熵增加原理，消灭了第二类永 动机的可能性。熵增加原理说：“能量的转化是 有方向的！”这个原理就是热力学的第二个定律。 还有一个直接针对第二永动机的表述是这样说的： “不可能从单一热源吸热作功，而不对环境造成 影响。”
轮子一个初速度，轮子就能依靠惯性永不停息地转动。
磁力永动机
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C受
磁石吸引可沿斜面滚上去，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。
大概他那时还没有建立库伦定律，他不知道磁
这类永动机也没有制成，是不是因为要下面的小球通过
图 5
浮力永动机
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，只能从 一种形式转移到另外一种形式，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 为驱动永动机转动和功输出的源头，这 就是第二类永动机
何等徒劳无功,还是去作淘金者吧！ ”
由杠杆平衡原理可知，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。如果没
图2
滚珠永动机
有摩擦力和空气阻力，且忽略碰撞中的能量损耗，给
第二类永动机
历史上首个成型的第二类永动机模型是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。 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。
国民党高机将领黄维 与 东方红永动机
国民党高级将领黄维与东方红永动机黃維（1904年2月28日－1989年3月20日），字培我。
江西貴溪人，中國國民黨高級將領。
1924年考入黃埔軍校第1期。
黃維是蔣介石任校長的黃埔軍校第一期畢業生，他很早就受到中國國民黨元老陳立夫的寵愛，被蔣校長委以重任。
後來他與蔣介石長子蔣經國共事多年，結下深厚的交情。
1927年任第九軍團長。
1928年任第十一師團長。
1928年入陸軍大學受訓。
1931年畢業後任十八軍第十一師第三十二旅旅長。
1934年任第十一師師長。
1933年赴德國考察，1937年回國，9月任第十八軍第六十七師師長。
1938年任第十八軍軍長。
1939年6月升陸軍中將。
1940年任第五十四軍軍長，並隨後擔任昆明防守司令、軍事委員會高級參謀、監訓處副處長、青年軍編練副監、軍委會幹部訓練團副教育長、青年軍軍編練總監部東南分部主任。
1945年任青年軍第三十一軍軍長。
1946年6月任聯勤副總司令。
1948年任新制軍官學校校長兼陸軍第三訓練處處長，同年九月任第十二兵團司令官。
1949年1月10日開始，解放軍與國軍進行了長達65天的三大戰役之一的淮海戰役。
黃維在為被圍困的黃伯韜軍解圍增援時被解放軍包圍。
當時，指揮淮海戰役的解放軍中原野戰軍司令員劉伯承和華東野戰軍司令員陳毅多次勸黃維投降，但他嚴詞回絕，堅決抵抗，其下屬中共間諜110師師長廖運周在安徽省宿縣率部投共、使黃維突圍計劃失敗，最後於淮海戰役被俘，並送至功德林戰犯管理所接受改造。
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。
历史上人们曾经热衷于研制各种类型的永动机，其中包括达芬奇、焦耳这样的学术大家，另外包括一些希望以永动机出名和获利的骗子。
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。
不过从一个侧面也可以认为，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。
分析常见几种有趣的“永动机”
分析常见几种有趣的“永动机”我们知道，永动机有两类：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”。
在人类科学发展史上曾出现过无数的学者进行开发“永动机”，其中不乏很多科学家，下面列举几种有趣不可实现的永动机。
一、重力“永动机”例1文艺复兴时期，意大利的达芬奇设计了如图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．解析：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BC。
二、风力“永动机”例2利用牛顿第三定律，有人设计了一种交通工具，如图2所示，在平板车上装了一个电风扇，风扇转动时吹出的风全部打到竖直固定在小车中间的风帆上，靠风帆受力而向前运动，对这种设计，下列分析中正确的是（）A．根据牛顿第二定律，这种设计能使小车运行B．根据牛顿第三定律，这种设计能使小车运行C．这种设计不能使小车运行，因为它违反了牛顿第二定律D．这种设计不能使小车运行，因为它违反了牛顿第三定律解析：风扇吹出的风对风帆有向前的作用力，风又给风扇一个向后的作用力，因此对于整个装置而言，作用力和反作用力都是内力，小车不会运动，故选D．三、浮力“永动机”例3有人设计了如图3所示的“浮力永动机”。
永动机论文1000字
永动机论文1000字在热力学第一定律提出之前，人们一直围绕着制造永动机的可能性问题展开激烈的讨论。
直至热力学第一定律发现后，第一类永动机的神话才不攻自破。
热力学第一定律是能量守恒和转化定律在热力学上的具体表现，它指明：热是物质运动的一种形式。
这说明外界传给物质系统的能量（热量），等于系统内能的增加和系统对外所作功的总和。
它否认了能量的无中生有，所以不需要动力和燃料就能做功的第一类永动机就成了天方夜谭式的设想。
热力学第一定律的产生是这样的：在18世纪末19世纪初，随着蒸汽机在生产中的广泛应用，人们越来越关注热和功的转化问题。
于是，热力学应运而生。
1798年，汤普生通过实验否定了热质的存在。
德国医生、物理学家迈尔提出了热与机械运动之间相互转化的观点，这是热力学第一定律的第一次提出。
焦耳设计了实验测定了电热当量和热功当量，用实验确定了热力学第一定律，补充了迈尔的论证。
在热力学第一定律之后，人们开始考虑热能转化为功的效率问题。
这时，又有人设计这样一种机械——它可以从一个热源无限地取热从而做功。
这被称为第二类永动机。
1824年，法国陆军工程师卡诺设想了一个既不向外做工又没有摩擦的理想热机。
得出结论：热机必须在两个热源之间工作，热机的效率只取决与热源的温差，热机效率即使在理想状态下也不可能的达到100%。
即热量不能完全转化为功。
1850年，克劳修斯在卡诺的基础上统一了能量守恒和转化定律与卡诺原理，指出：一个自动运作的机器，不可能把热从低温物体移到高温物体而不发生任何变化，这就是热力学第二定律。
奥斯特瓦尔德则表述为：第二类永动机不可能制造成功。
在提出第二定律的同时，克劳修斯还提出了熵的概念S=Q/T，并将热力学第二定律表述为：在孤立系统中，实际发生的过程总是使整个系统的熵增加。
但在这之后，克劳修斯错误地把孤立体系中的熵增定律扩展到了整个宇宙中，认为在整个宇宙中热量不断地从高温转向低温，直至一个时刻不再有温差，宇宙总熵值达到极大。
麦克斯韦的妖
3、没有参与该研究的比利时哈塞尔特大学的克里 斯蒂安· 凡登布鲁克指出，新实验直接证明了信息 可以转化为能量，尽管如此，新技术仍无法解决人 类面临的能源危机。他表示在将信息转化为能量时， 真正的能源成本掩藏于外部(包括实验的操作者)， 因此该实验就如同人们试图使用原子核聚变来产生 能量，其实核反应本身耗费的能源可能更多。 4、 研究人员自己也表示，实验中的摄像机很笨重， 当务之急是找到可自动检测环境的显微技术，并将 采集到的信息转化为能量。
应当又似乎难以辩驳直到二十世纪50年代利用信息熵概念人们才弄清楚小妖并不能推翻热力学第二定律原因在于小妖要想识别分子运动的快慢完成分子动能的有效转移就需要消耗能量获得分子的运动信息而且从信息论的角度来看小妖为此花费的能量将多于它完成这种转移后系统增加的能量整个系统的熵还是增加的
研究人员通过观察硅球在一个状态转换和重置比特位 的周期里的位置和移动速度，计算出散发能量具体的 数值。兰德尔的阈值只适用与比特重置进行无限慢的 情况，而鲁兹和同事发现，当他们用更长的转换周期 时，能量散发量会越小，并逐渐趋于稳定，平衡等同 于兰德尔所预计的量值。 兰德尔的实验，为麦克斯韦妖不能实现首次给出了个 令人信服的理由。“魔鬼”需要擦除（或者可以说 “遗忘”）过去每次操作先要选择哪个分子的信息， 这样的信息擦除会释放出热量，并增加了熵，熵的增 量比恶魔为了平衡熵而失去的量还多。
应当说，在日常生活中没有人见过这现象，但是麦克 斯韦小妖又似乎难以辩驳，直到二十世纪50年代利 用信息熵概念，人们才弄清楚小妖并不能推翻热力 学第二定律，原因在于小妖要想识别分子运动的快慢， 完成分子动能的有效转移，就需要消耗能量获得分子 的运动信息，而且从信息论的角度来看，小妖为此花 费的能量将多于它完成这种转移后系统增加的能量， 整个系统的熵还是增加的。其实，麦克斯韦妖只是开 放系统的一个组成部分，靠外界输入能量或信息执行 某种任务，并不违背热力学第二定律。热力学第二定 律仍未打破。
举例说明永动机是不可能制成的
举例说明永动机是不可能制成的摘要本文通过对举例说明和对热学原理的阐述验证永动机在现在是不可能实现的。
关键字永动机；热力学第一定律；热力学第二定律；热力学第三定律1 引言在热力学中，我们知道能量是不可能凭空产生的，也不可能从单一热源吸收热量全部用来做功，并且热机的功率是达不到百分之百的，所以必然有能量损失，于是乎在不加人能量的情况下是无法实现永动的。
2 第一类永动机自从永动机从印度开始提出，人们对永动机的追求就从没有停止过。
十三世纪的一个叫亨内考的法国人提出的永动机，也可以说是最早的永动机。
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。
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。
但是这个装置的实验结果是只是左右摇摆了几下就停下来了。
由杠杆平衡原理可知，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。
16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔又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。
所以就不会永远动下去。
第一类永动机都是依赖能量的无限输出的，但是能量是只能换的，它只能由一种形式转换成另一种形式，而不能凭空产生。
像浮力就是人们利用的最多的一种力，但其实系统中总能找到一个点使得力矩平衡的。
例如：水从上往下流的水力，足以带动一个抽水的系统将水再抽回去。
第一类永动机
第一类永动机说到第一类永动机，我们就不能不提到热力学第一定律，即能量守恒定律。
热力学第一定律可表述为：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中，能量的数量不变。
其数学描述为：U2-U1=Q+W，其中的Q和W分别表示在状态变化过程中系统与外界交换的热量以及系统对外界所做的功，U2-U1表示能量的增量。
接下来让我们看一下第一类永动机的定义，即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，这叫“第一类永动机”，这种机器不需要外界提供能量，却可以源源不断的对外做功。
显然，第一类永动机违反热力学第一定律。
任何定律从提出开始就会受到人们不断的质疑和挑战。
所以从热力学第一定律提出之后，人们提出了种种第一类永动机的设计方案。
以下我将介绍一下几种第一类永动机的设计方案。
（1）奥恩库尔的永动机13世纪有一个叫奥恩库尔的法国人，他在一个轮子的边缘上等间隔地安装了12根可活动的锤杆。
他设想一旦轮子被启动,由于轮子右边的各个重锤距轮轴更远些,就会驱动轮子按箭头方向永不停息地转动下去。
分析：设想该机器置于真空当中，即运行时不受到空气阻力，但我们知道轮轴与转盘的接触面不可能绝对光滑，运行时势必会产生摩擦阻力，此时机械能转化成摩擦热能，机器将会慢慢停止。
此方案不可行。
（2）滚珠永动机滚珠永动机是利用格板的特殊形状，使一边重球滚到比另一边的距离轮心远些的地方。
设计者以为在两边重球的作用下轮子会失去平衡而转动不息。
分析：滚珠式永动机的设计原理与奥恩库尔的永动机是相同的，都利用了轮新左右两边力矩不相等使轮轴不断转动。
该设想也同样无法解决摩察阻力的问题，且在运转时，可能会出现一个正好使得轴心左右两端力矩相等的位置，这是如果轮轴的角速度正好为零，则机器停止转动。
该设计也是失败的。
（3）软臂永动机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。
第一类永动机的故事
第一类永动机的故事 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-第一类永动机的故事摘要自公元1200年前后印度提出制作永动机的梦想以后，人们对于永动机的热情就从来没有减弱过，然而任何学过科学知识的人都应该明白，永动机是不可能制成的，因为永动机的原理与热力学定律是相悖的，是不符合科学原理的。
在历史上，无数人曾为第一类永动机的制造付出过努力，他们狂热的追求永动机的支持。
但无一例外，都失败了。
第一类永动机的发展历程奥恩库尔之“魔轮”据记载，欧洲早期最着名的永动机设计方案是十三世纪时法国的亨内考提出的“魔轮”。
如图所示，亨内考当时设计的装置为如图所示的圆轮结构，他在一个轮子的边缘上等距地安装12根活动短杆，杆端分别套上一个重球。
无论轮子转到什么位置，右边的各个重球总比左边的各个重球离轴心更远一些。
亨内考设想，右边甩过去的重球作用在离轴较远的距离上，就会使轮子按照顺时针的方向永不停息地旋转下去，并且带动机器。
但是，实际上轮子转动一两圈后就停了下来。
经过简单的分析我们发现，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。
经过计算得出，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恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。
因此在这个永动机当中，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下之后停顿下来。
达芬奇之“滚珠”文艺复兴时期，意大利的达芬奇也设计了一个类似的装置。
滚珠永动机是利用格板的特殊形状，使一边重球滚到比另一边的距离轮心远些的地方。
他认为，如图所示，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。
但实验结果表明，这种想法也是错误的。
经过分析我们发现，滚珠式永动机的设计原理与奥恩库尔的永动机是相同的，都利用了轮新左右两边力矩不相等使轮轴不断转动。
熵的故事
以下内容摘自《熵的世界》放之四海皆唯一——能量守衡远在热力学第一定律建立之前，人们为了满足生产对于动力日益增多的要求，曾试图制造所谓“永动机”：不需要任何动力和燃料，却能不断对外做功。
“永动机”之幻想如此美妙，使多少人陶醉、向往，当时曾掀起了一股热潮。
在这个幻想指引之下，有多少人热衷于此道，为之奋斗，竭心尽智。
阿基米德原理、毛细现象、重力的作用等等都搬了出来，各显其能。
一张张漂亮的设计图纸，一架架似乎无懈可击的永动机模型牵动着无数人的心。
然而，事与愿违，这只能是一场幻梦——各种各样的“永动机”设计在时间中无不以失败而告终。
千万次的失败使一些醉心于发明永动机的人头脑冷静下来，不再盲目行动。
他们在思索、寻找失败的症结所在，问一个为什么？从长期积累的经验中，逐步认识到制造永动机的企图是没有成功希望的。
1775年法国科学院宣布不再接受审查关于永动机的发明，就是一个例证。
人类开始走出幻境，面向现实。
基于永动机之不可能，科学视野以一种前所未有的速度在扩张。
永动机之不可能，实质上用否定的形式提出了能量守恒的基本思想。
能量受横原理的最终建立，对于不可能制造永动机，给予了科学上的最后判决，使人们摆脱了迷梦，从而，以掌握了的自然规律，去研究各种能量形式相互转化的具体条件，以求得最有效地利用自然界所能提供的多种多样的能源。
能量在经典动力学中所处中心位置这一事实，我们早已知道，对于“转换”亦不陌生。
开始于物理现象之前联系的探索，尤其是能量转化的研究，大大促进了人们对能量转化规律的认识。
蒸汽机是热能转化为机械能的典型例子。
还有化学能、电磁能和辐射能等各种能量之间的相互转化陆续被发现……毋庸质疑，正是永动机不可能实在的确认和各种物理现象之间的普遍联系的发西那，导致了能量守恒定律的最后确立。
回顾这一作为19世纪物理学最伟大的概括的确立过程，涉及许多科学家的工作，其中最主要的当推迈耶（R.Meyer）、焦耳（J.P.Joule）和亥姆霍兹（H.von.Helmholtz）三位伟大的科学家。
大学物理演示动画--第一类永动机-
永 动 机 的 设 想 图
4
第一类永动机[演示动画]
5
பைடு நூலகம்
6
选择=结果
汇报结束 谢谢观看！ 欢迎提出您的宝贵意见！
7
今天是2020年6月20日星期六
大学物理演示动画
--第一类永动机
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
热力学第一定律
【演示动画】
第一类“永动机”
第一类永动机
第一类永动机试图在不获取能源的前 提下使体系持续地向外界输出能量。历 史上最著名的第一类永动机是法国人亨 内考在十三世纪提出的“魔轮”，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。
永动机的神话
仔细分析一下就会发生，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，便停在右图中所画的位置上。 从哥特时代起，这类设计方案越来越多。１７世纪和１８ 世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲 水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利 用同性磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以 这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人 都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究 者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败告终。他们长 年累月地在原地打转，创造不出任何成果。通过不断的实践和 尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界做功，都要消耗能量。 不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家斯台 文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。 19世纪中叶，一系列科学工作者为正确认识热功能转化和 其它物质运动形式相互转化关系做出了巨大贡献，
不久后伟大的能量守恒和转化定律被发现 了。人们认识到：自然界的一切物质都具 有能量，能量有各种不同的形式，可从一 种形式转化为另一种形式，从一个Байду номын сангаас体传 递给另一个物体，在转化和传递的过程中 能量的总 和保持不变。能量守恒的转化 定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰 富的科学基础。有力地打击了那些认为物 质运动可以随意创造和消灭的唯心主义观 点，它使永动机幻梦被彻底的打破了。 在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦 想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而 且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸 取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之 不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永 动机。如左图所示：
永动机的历史回顾
永动机的历史回顾摘要：永动机是千百年来人们所探寻的机器，虽然已被证明不可行，但不可否认其对科学发展起到了一定的推进作用。
本文主要回溯了永动机的发展史并指出了几种常见永动机的理论缺陷，主要包括第一类永动机（违反能量守恒定律的），第二类永动机（违反热力学第二定律的），第三类永动机（人们设想出来的磁力永动机）关键词：永动机；热力学第二定律；溶液；吸水鸟1、课题背景永动机是指可在没有外部能量输入的情况下，自行持续对外界做功以致产出能量的理想化模型，本身是违反热力学第二定律或能量守恒定律而无法制造出来的。
在当今时代，科学学者们已经达成共识：任何企图设计永动机的努力都是完全没有意义的、徒劳的工作。
但如果把目光转向科学史，我们就会发现：与“徒劳、无意义”恰恰相反，科学学者们对永动机的探索历程充满着科学的智慧和天才的设计。
因此永动机理论是科学史上一朵难得的奇葩，绝大多数科学成果都是依靠“证实”而获得的，永动机催生出来的两大热力学定律——热力学第一定律或称能量守恒定律、热力学第二定律或称熵增加原理，都是依靠相应类型永动机“无法制成”这一“证伪”的工作而获得的。
可以说，永动机的探索在一定程度上推动了物理学的发展，是人们对科学的探索过程中的一环。
假若没有永动机，热力学或许至今还是一片狼藉。
牛顿曾经说“永动机的探求者是想从虚无中得到什么。
”正因为永动机设计的探索具有“证伪”这一特殊性，实际上热力学第一定律和第二定律都应理解为“公理”而非“定理”，即并没有严谨的逻辑支持。
这也就导致时至今日，仍有一些民间“科学家”认为其存在漏洞，永动机有可能制成。
关于永动机的探讨至今竟然仍未停止，这些民间科学家甚至用永动机原理制作出了一些“产品”。
这类产品无疑就是骗局。
综上，我想通过本文，以永动机的原理分类（第一类、第二类等）为序，简要回顾永动机的探索历程，一方面纪念这些人通过“徒劳的”探索为科学发展做出的贡献，另一方面也阐释清楚目前存在的一些永动机“为什么不能永动”或“为什么不是永动机”。
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。
《第一类永动机是不可能造成的》 知识清单
《第一类永动机是不可能造成的》知识清单在物理学的世界里，第一类永动机一直是一个备受关注却又无法实现的概念。
所谓第一类永动机，是指一种不需要外界输入能量或者只在一个热源的情况下，就能不断做功的机器。
然而，经过无数科学家的探索和实践，已经确凿无疑地证明了第一类永动机是不可能造成的。
接下来，让我们详细了解一下其中的原因。
首先，我们来谈谈能量守恒定律。
这一定律是自然界最基本的定律之一，它表明能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
假设我们要制造一个第一类永动机，比如一个能够永远自行转动的轮子。
如果这个轮子能够持续转动并对外做功，而不需要任何外部能量的输入，那就意味着它在不断地产生新的能量。
这显然违背了能量守恒定律。
因为没有任何机制可以让这个轮子在不消耗能量的情况下，持续地创造出能量来驱动自身的运动和对外做功。
再从热力学的角度来看。
热力学第一定律其实就是能量守恒定律在热现象中的应用。
它指出，系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加和系统对外所做的功之和。
如果一个所谓的永动机能够在没有外界能量输入的情况下持续做功，那么就无法满足热力学第一定律的要求。
举个简单的例子，假设有一个封闭的容器，里面充满了气体。
如果我们想要让这个容器内的气体推动活塞做功，就必须对气体进行加热或者压缩等操作，从而使气体具有足够的能量来推动活塞。
如果没有外界的能量输入，气体是不可能自行做功的。
然后，我们来考虑一下摩擦力和阻力的影响。
在实际的物理世界中，任何运动的物体都会受到摩擦力和阻力的作用。
即使我们能够设计出一个看似无需外部能量输入就能运动的装置，由于摩擦力和阻力的存在，这个装置的运动也会逐渐减慢并最终停止。
比如，一个在真空中旋转的轮子，如果没有任何摩擦力和阻力，它理论上可以一直旋转下去。
但在现实世界中，不存在绝对的真空，轮子与轴之间、轮子与空气之间都会存在摩擦力和阻力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一类永动机的故事
摘要
自公元1200年前后印度提出制作永动机的梦想以后，人们对于永动机的热情就从来没有减弱过，然而任何学过科学知识的人都应该明白，永动机是不可能制成的，因为永动机的原理与热力学定律是相悖的，是不符合科学原理的。
在历史上，无数人曾为第一类永动机的制造付出过努力，他们狂热的追求永动机的支持。
但无一例外，都失败了。
第一类永动机的发展历程
奥恩库尔之“魔轮”
据记载，欧洲早期最著名的永动机设计方案是十三世纪时法国的亨内考提出的“魔轮”。
如图所示，
亨内考当时设计的装置为如图所示的圆轮结构，他在一
个轮子的边缘上等距地安装12根活动短杆，杆端分别套上
一个重球。
无论轮子转到什么位置，右边的各个重球总比左边的各个重球离轴心更远一些。
亨内考设想，右边甩过去的重球作用在离轴较远的距离上，就会使轮子按照顺时针的方向永不停息地旋转下去，并且带动机器。
但是，实际上轮子转动一两圈后就停了下来。
经过简单的分析我们发现，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。
经过计算得出，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恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。
因此在这个永动机当中，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下之后停顿下来。
达芬奇之“滚珠”
文艺复兴时期，意大利的达芬奇也设计了一个类似的装置。
滚珠永动机是利用格板的特殊形状，使
一边重球滚到比另一边的距离轮心远些的
地方。
他认为，如图所示，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。
但实验结果表明，这种想法也是错误的。
经过分析我们发现，滚珠式永动机的设计原理与奥恩库尔的永动机是相同的，都利用了轮新左右两边力矩不相等使轮轴不断转动。
该设想也同样无法解决摩察阻力的问题，且在运转时，可能会出现一个正好使得轴心左右两端力矩相等的位置，这是如果轮轴的角速度正好为零，则机器停止转动。
泰斯尼尔斯之“磁石”
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。
他设想，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。
经过分析我们发现，软臂永动机的臂可以弯曲，臂上有槽，小球沿凹槽滚向伸长的臂端，使力矩增大。
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。
斯特尔之“浮力”
在16世纪70年代，意大利的机械师斯特尔又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。
第一类永动机不可能制成？
层出不穷的永动机设计方案, 都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了. 1775年法国科学院郑重地通过了一项决议, 拒绝审理永动机设计方案，并且解释说: 永动机的建造是绝对不可能的, 即使中间的摩擦和阻力不致最终破
坏原来的动力, 这个动力也不能产生等于原因的效果; 再如设想动力可以连续起作用, 其效果在一定时间内也会是无限小. 如果摩擦和阻力减小,初始的运动往
往得以继续, 但它不能与其它物体作用, 在这种假设(自然界不可能存在)中, 惟
一可能的永恒运动对实现永动机建造者的目的将毫无用处. 这些研究的缺点是
极度昂贵, 不止毁了一个家庭; 本来可以为公众提供大量服务的技师们, 往往为此消费了他们的工具、时间和聪明才智。
第一类永动机各种设计方案的失败, 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, 一些科学家从这一否定的结论中开始思考, 提出这样一个问题: 永动机不可能制成, 是不是说明自然界存在着一条法则, 它使我们不可能无中生有地获得能量? 也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系. 这方面的思考是能量转化和守恒原理建立的重要线索之一.
德国著名物理学家和生理学家亥姆霍兹就是从永动机不可能实现的这一事实入手研究发现能量转化和守恒定律的. 他在论文中写道:鉴于前人试验的失败,
人们不再询问——我如何能利用各种自然力之间已知和未知的关系来创造一种永恒的运动。
而是问道——如果永恒的运动是不可能的, 在各种自然力之间应该存在着什么样的关系？
达-芬奇的劝告、法国科学院的解释, 教育了一批永动机迷, 但似乎还是缺乏法律根据,未免显得苍白, 直到19世纪中叶能量转化和守恒定律的确立, 才对永动机的设计作出了庄严的判决: 任何不消耗能量而不断对外做功的机器是不
可能制成的, 第一类永动机的幻梦永远不能实现。
追寻第一类永动机失败的历史, 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定律建立的重要思考线索之一; 其次, 人类利用自然, 必须遵循自然规律.历史上追求永动机的人们, 并不是因为他们没有一种良好的愿望, 也不是他们缺乏刻苦钻研的精神, 只是他们所做的工作违背了自然规律.
热力学第一定律
经验性表述：不消耗能量就可以作功的"第一类永动机"是不可能实现的
第一类永动机所追求的是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，这种机器不需要外界提供能量,却可以源源不断的对外做功。
第一类永动机各种设计方案的失败, 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, 一些科学家从这一否定的结论中开始思考, 提出这样一个问题: 永动机不可能制成, 是不是说明自然界存在着一条法则, 它使我们不可能无中生有地获得能量? 也就是说自然界各种能量之间存在着一定的转化关系. 这方面的思考是能量转化和守恒原理建立的重要线索之一.
德国著名物理学家和生理学家亥姆霍兹就是从永动机不可能实现的这一事实入手研究发现能量转化和守恒定律的. 他在论文中写道:鉴于前人试验的失败,
人们不再询问——我如何能利用各种自然力之间已知和未知的关系来创造一种永恒的运动。
而是问道——如果永恒的运动是不可能的, 在各种自然力之间应该存在着什么样的关系？
达-芬奇的劝告、法国科学院的解释, 教育了一批永动机迷, 但似乎还是缺乏法律根据,未免显得苍白, 直到19世纪中叶能量转化和守恒定律的确立, 才对永
动机的设计作出了庄严的判决: 任何不消耗能量而不断对外做功的机器是不
可能制成的, 第一类永动机的幻梦永远不能实现。
能量守恒与转化定律的一种表述
自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。
根据普遍的能量守恒定律，系统由初态Ⅰ经过任意过程到达终态Ⅱ后，内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量Q 和系统对外界作功A之差，即UⅡ－UⅠ=ΔU=Q－W或Q=ΔU+W这就是热力学第一定律的表达式。
如果除作功、传热外，还有因物质从外界进入系统而带入的能量Z，则应为ΔU=Q －W+Z。
当然，上述ΔU、W、Q、Z均可正可负（使系统能量增加为正、减少为负）。
对于无限小过程，热力学第一定律的微分表达式为——δQ=dU+δW因U 是态函数，dU是全微分；Q、W是过程量，δQ和δW只表示微小量并非全微分，用符号δ以示区别。
又因ΔU或dU只涉及初、终态，只要求系统初、终态是平衡态，与中间状态是否平衡态无关。
对于准静态过程，有δQ=dU+pdV。