第二类永动机为什么不可制造？

Question

如题所述

Answer 1

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(中国的国民革命军将领黄维在被中国人民解放军俘虏后也一直从事永动机的研制，直到逝世)，也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。
　　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向授予永动机类申请授予专利证书，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：
　　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。
　　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，这些永动机方案要么被证明是失败的，要么被证明是骗局，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和功输出的源头，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的死刑，而这一定律的表述方式之一就是：第二类永动机不可能实现。
永动机就是不消耗任何能量(或只用点启动能量后)，却可以源源不断的对外做功。不符合能量守恒原理.
可是:如下的机器就是永动机,有谁能解释?
利用毛细现象制造永动机.把一径很细的玻璃管插入水里,管内的水面会上升S的距离,在玻璃管壁小于S的地方开口,水就可以流出来,流出来的水向下流,具有了势能.用大量的玻璃管,就可以收集大量的水,就具有很多势能.
这难道不是永动机吗?

Answer 2

熵变的可逆需要能量 违反了热力学第二定律

Answer 3

因为机械能和内能的转化具有方向性！机械能可以完全转化为内能，但内能不可以完全转化为机械能！~~

Answer 4

很多东西在没出现某种新技术新理论之前，人们往往都会认为是不可能的，这不仅仅适用于古代，也适用于现代，比如永动机。
第一类永动机违背能量守恒，按我们目前掌握的知识、技术，是不可能的。
第2类永动机，它是从空气中吸热转化为机械能的设备，在热泵出现以前，它也是不可能的，热泵出现之后，它变成了可能的。出现热泵之前，热交换只有3种方式，传导、对流、辐射，都只能从高到低传递热能，严格的遵循热力学第2定律，而热泵出现之后，热能可以从低到高传递了，扣除掉消耗的电能，还有额外的热能，它让第2类永动机的出现成为了可能，需要做的，只是提高一下利用热能的效率。
中国从2014（只是我见过授权最早的）年授权第一个第2类永动机以来，目前大该有近10个第2类永动机发明专利。这些专利无一例外全部使用了热泵，而且几乎全部都利用了回收热机做功后排出的废热再次做功这种方式，来提高热机做功的效率，不同的仅仅是回收余热的方式，一般只是略微提高效率，使得它在理论上成立。其中一个理论上甚至接近100%的回收余热，使得理论上的热效率无限接近100%，应该是只有这个可能做出实物，并且不会太难，几年内应该会出现实物。
所有这些专利并不违反卡诺定律，它的热机的所有过程都是遵循卡诺定律的。卡诺热机是完全不利用余热的最简模型，只要利用一点点余热，理论上的效率就高于卡诺热机热效率，而这些专利都是利用余热的模型。
举几个例子，CN201310081699.4 CN201510103537.5 CN201210360597.1都是已经授权的第2类永动机发明专利，但基本上只有理论意义，并且基本上名字都不叫永动机。这些专利都是遵守现存的所有相关的定理定律，但唯独不遵守热力学第2定律，也就是说，热2是跟现有的一些定理定律是相冲突的。