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機械社區

標題: 一個很難看出破綻的永動機設計 [打印本頁]

作者: 掃街 時間: 2011-12-17 14:02
標題: 一個很難看出破綻的永動機設計
在《費恩曼物理學講義第一卷》第46章中有一個嘗試違反熱力學第二定律的永動機設計，乍一看貌似還真能實現 (, 下載次數: 68)
該裝置的模樣如上圖所示，主要用的是棘輪和掣爪。假設有一箱處在一定溫度的氣體，其中有一根帶葉片的轉軸。由于氣體分子不停的撞擊葉片，而且這種撞擊總是有微小的漲落，因此葉片會振動、跳動、轉動，當然這些運動都是短暫的、無規則的。我們要做的事是在軸的另一端套上一個轉輪，使他只能沿著一個方向轉動，這就是棘輪和掣爪。于是，當軸試圖逆時針（從右往左看）跳動時，他不能轉動，而往相反方向跳動時，他能轉動。于是，總體來看，輪子將緩慢的轉動，或許我們還能將一個綁在繩子上的臭蟲給提溜起來！這樣我們就制成了永動機，他靠氣體運動的微小漲落而把氣體的內能轉化成機械能

直接用熱力學第二定律就可以否定這個裝置成功的可能性，但是如果不從力學以及熱力學的其他基本定律對該裝置予以反駁的話，就始終沒有說服力。那么，到底這套裝置哪里出了問題呢？為什么這樣的裝置不能達到他永動機的目的？

我們必須更仔細的研究裝置的細節。這個裝置給人最初的印象是能做成永動機，主要是因為細節還沒有豐富到讓你看出破綻。我們對棘輪必須加以理想化，但是，總還得有個掣爪，而掣爪上又必須有一根彈簧。這一特征沒有在圖上畫出來，但卻是很本質的特征。軸想要順時針轉動（從右往左看），為了把掣爪提高一個輪齒的高度，必須克服彈簧彈力做功，我們設這個能量為ε。系統憑借氣體無規則運動的漲落可以積聚起足夠多的能量ε的幾率是e^-(ε/(kT))。但掣爪由于偶然原因而提高的幾率也正好是e^-(ε/(kT))。這兩個幾率是相等的，因此那個可憐的小臭蟲只會不停的上下晃動而不會如原來想象的那樣一直上升。平常生活中我們是從來沒有考慮掣爪由于偶然原因而提高這一事實的，因為這個概率實在是小得我不忽略它都對不起它，我們主動操縱棘輪時可以放心的讓他單方向轉而不出現意外。而現在棘輪的驅動力也是一個小之又小的力，掣爪的偶然提升已經和這件事發生的概率同數量級了。
如果想看對這個問題更加深入和詳細的分析，請看《費恩曼物理學講義》。電驢上有三卷

作者: 鹓雛 時間: 2011-12-17 15:04
這個氣體無規則氣體大都相互抵消了，動不了啊。布朗運動都要求顆粒很小，這個應該不行。

作者: robaiming 時間: 2011-12-17 16:18
多么奇妙的宇宙定律。。。。。

作者: hzaz 時間: 2011-12-17 22:28
永動機實例[/url]
永動機實例

作者: 有牟有 時間: 2011-12-17 23:28
吸引人

作者: happyxkm 時間: 2011-12-18 08:04
萬物都要遵守能量守恒定律{:soso_e113:}

作者: 復蘇之風 時間: 2011-12-18 08:22
那個磁鐵吸引汽車往前跑的算不算一個永動機？？？？？？？？好像沒有循環啊

作者: 取經路上的唐僧 時間: 2011-12-18 09:20
風力發電機是不是永動機？當然不是。

作者: seebb 時間: 2011-12-18 10:10
太陽能發電算永動機么？當然也不是

作者: 949457130 時間: 2011-12-18 12:35
樓主分析的精彩?。」?hr noshade size="2" width="100%" color="#808080"> 作者: 桂花暗香 時間: 2011-12-18 14:20
根據你的永動機的定義，自動機械手表就是永動機。

作者: wsj373211854 時間: 2011-12-20 21:55
很奇妙~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

作者: 葉yè子zī 時間: 2012-2-24 11:32
萬物都要遵守能量守恒定律

作者: beiying521 時間: 2012-4-9 15:38
哈哈，認知中。。。。

作者: wayyhlp 時間: 2012-5-10 12:54

復蘇之風發表于 2011-12-18 08:22 . r$ `8 u. o- I |5 Z+ e
那個磁鐵吸引汽車往前跑的算不算一個永動機？？？？？？？？好像沒有循環啊

磁鐵的動力哪里來？

吸引力可以看做是一根繩子

作者: zgzzsn 時間: 2012-5-10 16:23
是不是永動機，都不能實現。

作者: 被丟失的鞋子 時間: 2012-5-10 19:08
不懂

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