03.02 世上没有永动机,地球为什么是永动机?

赵武221567843


既然你都知道世界上没有永动机,为什么还要认为地球是永动机呢?在宇宙中没有任何天体是永动机,地球也不列外。要知道永动机的能量转化效率是100%,但在自然界中找不到能量转化效率为100%的系统,只能想尽一切办法使能量转化效率接近100%。现在科学家们也证明了地球不是永动机,
最好的例子就是地球上时间的延长,因为时间变长就意味着地球的自转速度变小。

1:在地球诞生的时候,就被赋予了使其旋转的能量;但是地球上会有地质活动,从而影响地球的自转速度,但是这种影响比较小。经过科研人员的深入研究发现,地球上一天的时间以每隔100年减少1.8毫秒的速度增长。按照这样的速度计算,大约需要330万年地球上的时间才会延长一分钟,而这个时间和人类的平均年龄相比是非常大的,所以一个人在有生之年是不会察觉到地球上的时间变慢的;我想这就是为什么很多人认为地球是永动机的原因。

2:现在人们普遍认为地球变慢主要是因为潮汐的作用,地球的潮汐隆起导致地球自转减速,并且由于地球自转的减慢,月球以平均每年4cm的速度远离地球。当然导致自转速度减慢的因素还有很多,比如气候变暖导致海平面上升,地球的核幔电磁耦合,与大气层之间的摩擦等。

地球速度变慢是一个缓慢的过程,人类的预测也只能是一个大概的数值;英国利兹大学的地球物理学家乔恩·蒙德就曾说过;“由于地质作用和持续的时间漫长,以人类的时间跨度对其演化过程进行直接观察,显得相当困难,因为没有地质记录直接显示地球自转的速度是多少”。

这再一次证明了地球的速度是在慢慢减小的,也就是有能量的损耗;并非永动机!


恒星之力


虽然永动机不存在,但「永动机」仍然是有科学定义的:

永动机是一类所谓不需外界输入能源、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。

这里有两个关键词:

  1. 不需要外界输入能源;


  2. 对外做功。

地球虽然一直旋转,但并不对外做功。

实际上,如果你将地球装上一个转轴,连接到一个巨型发电机上,那地球一定会很快就停止旋转。

这是因为「能量守恒」,地球既然将能量传到了发电机上,那自身的动能就会变小,对应的,就是旋转速度降低。

所以,当我们要讨论一个东西是否存在的时候,一定要记住的,就是明确定义。

一直运动、永远运动的东西到处都是。只要温度不是绝对零度,那这个东西就一定有分子层面的运动。热力学甚至告诉我们,绝对零度是无法达到的!换句话说,任何东西都会运动。

但永动机的定义不一样,它要求能永远向外做功。很显然,根据能量守恒,永动机是不存在的。地球的旋转也不符合永动机的定义,所以这和理论并不矛盾。


章彦博


长久以来,人们一直幻想着发明一种机器,它不需要任何能源,却可以持续不断地对外做功,传说诸葛亮发明的“木牛流马”就是这样一种机器,用它可以在崎岖的栈道上运送粮草,且“人不大劳,牛不饮食”,解决了十万大军的后勤问题。这种东西在现代被称为“永动机”。

我们要知道,并不是一直运动就叫永动机,而必须是不消耗任何能量、却能持续不断对外做功才行。比如一个秋千,在没有任何阻力的情况下可以摆动不停,但它并不对外做功,因此不是永动机。如果我们利用秋千带动发电机做功,秋千就会受到阻力,很快就会停下,无法实现“永动”。同样,地球可以绕太阳运动成千上万年,但是也没有对外做功,因此不能把地球称为“永动机”。

历史上真的有很多人着迷于永动机的研究,因为它可以彻底解决人类的能源危机,直到今天,网络上也有经常有人声称自己发明了永动机。实际上,无论是过去、现在还是未来,永动机都是不可能成功的。

早期的“永动机”

十三世纪,法国人亨内考发明了一台“永动机”——魔轮,这可能是有据可查的永动机鼻祖了。


魔轮的结构是这样的:在一个轮子周围有锯齿状的挡板,每个挡板的凹槽处有一根木棒连接一个重球。由于重力作用,重球会带动连杆向下转动。不过,右侧的木棍会被锯齿较短的一边挡住,造成重球距离轴线远,力臂大;左侧的木棍会被挡板较长的一侧挡住,重球距离轴线较近,力臂小。两侧的重球力臂不同,无法平衡,这个轮子就会顺时针旋转,同时可以对外做功。

有人制作了这样的机器,发现它无法持续转动和做功。其实分析起来并不难:左侧的重球虽然力臂短,但是小球较多;右侧的球虽然力臂长,但是球少。最终两边依然是平衡的,所以轮子即使最开始被人推动了,最后也会在阻力的作用下慢慢停下。

文艺复兴时期意大利著名的画家达芬奇也是一位解剖学家、科学家,他设计过许许多多看似超越时代的机器,甚至包括直升飞机和潜水艇。 不过,达芬奇在“永动机”问题上犯了和亨内考一样的错误。比如,达芬奇画的永动机草图是这样的:

在一个轮子里面有许多弧形的槽,每个槽里有一个小球。小球在重力作用下会滚动到每个槽的最低点,这样就会造成轮子轴两侧的重力力臂不同,轮子持续转动。有人按照达芬奇的设计制作了这样的轮子,一样没有发现永动。

“永动机”骗局

如果说以上两位设计者是由于所处的时代限制,科学知识不足,只是犯了科学的错误,那么下面这些“永动机”的发明者则是十足的骗子,他们用变戏法的方法为大家演示自己的发明,用以骗取名声和金钱。

一个比较有名的永动机骗子是十八世纪的德国人奥菲列乌斯。他宣称自己发明了一台永动机,它可以每分钟旋转60圈,并可以提升16千克的重物做功。1717年,波兰的一位勋爵检查了他的机器。他们把机器放在一个房间里转动,并派了两个看守看着大门。实验一共进行了3次,时间是14天,40天和60天,打开门之后发现永动机都在旋转。勋爵信以为真,就给奥菲列乌斯颁发了鉴定证书。俄国沙皇彼得大帝是一位对所有新鲜事物都十分感兴趣的人,他甚至与奥菲列乌斯签订协议,以10万卢布的价格购买他的机器。不过还没等交易进行,彼得大帝就去世了。

奥菲列乌斯靠这个伟大的发明过上了衣食无忧的生活。这个骗局直到许多年后,他的女仆与他发生了争执才被揭穿:原来是藏在机器隔壁的女仆在不停地驱动机器。

随着科学越来越深入人心,1775年,法国专利局率先宣布:不再受理有关永动机的一切申请。现在,世界多数国家的专利局都有这样一条规定。

尽管如此,直到今天,永动机的发明还是层出不穷,只是魔术变得更加精巧。例如:曾有人发明了一种机器,宣称没有人能够让轮子停下。观众处于好奇心纷纷向相反的方向转动轮子,结果发现果然无法停下。实际上,设计者正是利用了这一点:当观众向相反的方向转动轮子的时候,就刚好给机器上了发条。

1984年,中国哈尔滨人王洪成发明了“水变油”的方法,也算是一种永动机,着实忽悠了许多人。

他经常在各种场合为大家表演。在四分之三的水中加进四分之一的汽油,再加进少量配置的“洪成基液”(或称“水基燃料膨化剂”)就可以变成“水基燃料”,一点即燃。这项发明获得了许多人的认可,被全国许多媒体炒翻了天,闹剧一直持续到1993年。有一家报纸宣称“这是中国的第五大发明”,“为什么专利搁置了9年却无人问津?”国家有关部门甚至拨款60万元,供其研究使用。随后,他用这笔钱买了两套房子。

尽管他坚称自己的发明是科学成果,但是却拒绝公开配方。1995年全国政协八届会议上,何祚庥、郭正谊等4位科技界政协委员联名提交提案,呼吁调查“水变油”的投资及对经济建设的破坏后果。终于在1997年,王洪成被哈尔滨中级法院判处10年徒刑。

“永动机”为什么无法制成?

永动机为什么不能制成呢?这是因为一条科学界普遍认可的道理:能量是守恒的。

发现能量守恒的过程是很漫长的,许多科学家为此做出了努力,其中包括盖斯、迈尔、焦耳、亥姆霍兹等人。

十九世纪俄罗斯的化学家盖斯提出了盖斯定律。

他在做实验的过程中发现,一个化学反应,无论是一步完成,还是分几步完成,释放的热量总是相同的。

比如碳和氧反应,可以直接生成二氧化碳,也可以先生成一氧化碳,然后让一氧化碳和氧气继续反应,生成二氧化碳。两种反应过程不同,但是释放的热量总和相同。这已经让盖斯隐约的感觉到:在化学反应中有一种守恒量,不会随着反应进行而发生变化。

德国医生和物理学家迈尔从另一个角度阐述了能量的守恒。

他在随着船队出海的过程中给船员治病,他发现每当船航行到热带,船员的血液总是比较鲜红;而到达寒冷地区的时候,船员的血液就比较暗淡。那个时候人们已经知道:血液含氧量越多就越鲜红。迈尔据此推断:在寒冷地带,人们为了维持体温,必须更多的消耗氧气进行呼吸作用以提供热量,而在温暖地区,人体不需要这么多热量,呼吸作用弱一些,含氧量就高。他进而想到,能量是从太阳而来,转化为植物的生物能,再通过食物链进入人体,从而第一个阐述了能量的转化与守恒的观点。

与迈尔同时代的英国物理学家更加详细的阐述了能量转化的观点。

他让一个重物坠下,带动绳子做功。绳子使得柱子旋转,带动搅拌器让水搅动生热。他通过测量重物做功和水升温的关系,得到了著名的热功当量公式,这个公式现在的写法是:

1Cal(卡路里)=4.2J(焦耳)

卡路里是热量的单位,1卡路里等于将1克的水升温1摄氏度所需要吸收的热量。而焦耳是做功的单位,1焦耳等于用1牛顿的力推动物体前进1米所做的功。焦耳的研究使人们认识到:热量和做功都是能量的表现形式。

1847年,亥姆霍兹在前人的 基础上,正式提出了能量转化与守恒定律:自然界的能量既不能产生也不能消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从一种形式转化为另一种形式,而在转化和转移的过程中,能量的总和保持不变。

根据这条定律,人们在热学领域提出了热力学第一定律:系统对外做功等于系统吸热和内能减少之和。

W=Q-△U

这条定律不难理解:系统对外做功就要消耗能量, 能量要么来源于吸热,要么来源于自身的内能减少。如果一个系统不从外界吸收能量,而内能的减少又不可能是无限的,那么系统就不可能持续不断地对外做功。从此,永动机彻底被科学宣判了死刑。

美国物理学家费曼说过:如果有一条定律能够支配至今所知的一切物理学成果,那么这条定律就应该是能量守恒定律。

是否承认能量守恒已经成为科学和伪科学的一条基本界限,宣布自己造出永动机的人,不是智商不够,就是十足的骗子。


李永乐老师


世上没有永动机,地球为什么是永动机?

永动机确实是不存在的,这种违反能量守恒的存在,除非咱这个世界出现BUG了!至于地球是不是永动机则可以先给一个答案-当然不是;似乎在很多人看来地球符合永动机的很多特性,它没有输入能量却能一直在宇宙中不停的转动,而且从45亿年以来一直如此,宇宙中最完美的永动机案例就在此...其实不然,这要从地球的成因开始说起!

地球的转动初始惯量是与生俱来的,但却不是凭空得来的,据现代天体形成理论,太阳系所有天体都诞生于与一片星云,由于引力中心天体或者星云分布不一致带来的变化会以螺旋方式收缩,最后中心形成了太阳,在其他不同距离上则形成了行星。

太阳系原始恒星盘,中心太阳已经开始发光,留给靠近太阳行星的成长时间已经不多了!

在各个不同距离轨道上形成的行星,由其形成时带来的角动量将伴随其一生,但来自太阳和其卫星的潮汐引力会让其自转逐渐减速,从数十亿年前的6小时逐渐到现在的24小时,从中您可以发现地球正在逐渐减速,在比较久远的未来地球自转周期即超过24小时....

当然由于地球那巨大的质量会是使这个周期变得极为漫长,但从上文以来您肯定可以判断出地球并非永动机,而且还正在逐渐减缓自转速度,甚至可能渐渐停止转动!这和我们认为的永动机大相径庭!


星辰大海路上的种花家


永动机的概念是: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。


图:第一类永动机~魔轮:右侧重垂在重力作用下远离转动轴,力矩随之增大,驱动魔轮转动,但由于左侧重垂数量更多,平衡了系统力矩,永动无法实现

从概念上可以看出,永动机会永远运动并且还能对外做功。所以光是永远运动的就不是永动机了,例如原子的不停震动、电子不断绕原子核运动等,它们都是不停的运动着的,但没有对外做功,所以它们不是永动机。

我们现在来讨论一下地球是不是一个永动机。整个太阳系都诞生于原始的太阳星云之中,在引力作用下,星云物质相互靠拢,并发生碰撞,最终形成了太阳系的各个天体。由于角动量守恒,这些天体继承了太阳星云的角动量,于是它们就运动起来。

从地球诞生以来,它已自转和公转了45亿多年,它会永远运动下去吗?地球是不会永远这样运动下去的,由于它不断的消耗着动量,它最终会撞向太阳~如果太阳永远存在的话。事实上,太阳在50亿年后就会变成红巨星,最终会成为一颗白矮星。到那时,地球虽然动量还在,但早已毁灭,所以不用担心地球会撞向太阳。

地球的自转也不是永远会进行下去的,由于月球的潮汐效应(潮汐会消耗地球的自转动量),地球从诞生时的一天8小时,到现在一天已经减慢到24小时。

科学早已证实,永动机是不可能实现的,早在1775年,法国科学院就通过了决议,宣布永不接受永动机。美国专利及商标局也严禁将专利证书授予永动机类申请。


讲科学堂


世界上当然没有永动机!地球也不是永动机!永动机不可能实现,一是违反能量守恒定律,二是违反熵增原理。

首先,我们知道任何物体要想保持转动或其他非匀速直线运动,都必须有持续的能量供给!汽车、飞机、轮船如此,游乐场的过山车同样是如此!

其次,永动机违反熵增原理,即机械能中的动能和势能如果转化成热能,就会使熵增加。因此只要有空气阻力,永动就不可能实现,因为热能不能够全部转化成机械能。

如果有人不服气,就自己做一个永动机出来,否则靠空想和别人瞎辩论,毫无意义!因为现在中国制造的水平只要你有合理的设计图纸,工厂制造个机器毫无难度!

至于地球是永动机也是一个谣传!地球公转是受到太阳的万有引力,而自转则可能和地球形成期的星云的自旋角动量有关系!

因此,世界上没有永动机,地球也不是永动机!


地震博士


永动机是不可能造出来的,并且地球也不是永动机。

地球从形成到现在已经有46亿年的历史,在此期间,地球不停地绕着自转轴自转,同时也不停地绕着太阳公转。尽管如此,但这并不是说地球是什么永动机。之所以地球在数十亿年里一直保持运动的状态,是因为角动量守恒。

在太阳系诞生之前,这里曾经是一团跨度数光年的星云。在外界的干扰下,星云中心发生引力坍缩形成了太阳,并且周围的星云不断绕着太阳旋转。此后,这些旋转的星云在引力的作用下逐渐结合成包括地球在内的行星以及其他各种小天体。由于角动量守恒,形成之后的天体还会保留原来的角动量,从而继续绕着太阳旋转,并且自身还会存在旋转(星云碰撞之后的总角动量为零的可能性极低)。

在基本上是真空的太空环境中,不存在阻力作用,所以地球可以保持运动一直至今,并且还会持续到未来。不过,由于太阳和地球的引力影响,地球的公转和自转的速度其实正在逐渐减慢。

另外,所谓永动机是不存在的,它们不可能会被制造出来,永动机是热力学第一和第二定律所禁止的。根据热力学第一定律,即能量守恒定律,任何对外做功的机器,必定会消耗能量,这是第一类永动机无法制造出来的原因。根据热力学第二定律,即熵增定律,任何机器都不可能把吸收的所有热量全都转化为功,热量转化为功的效率只会低于100%,这是第二类永动机无法制造出来的原因。


火星一号


地球从来也不是永动机,它是依靠惯性和引力作用在运动。

永动机是一类不需要消耗能量就能永远做功的假想,由于其违反了能量守恒定律,所以在这个世界上是不存在的。

从古到今,许多人前赴后继的想得到这个一劳永逸的玩意,都以失败而告终。

地球的转动与永动机完全毫无瓜葛,它的运行得益于初始动力、惯性、引力三个方面的来源。

就像所有恒星的形成一样,太阳系的形成机制是地球运行的原始动力。

太阳系形成于一个次生星云,这坨巨大的星云在某种宇宙事件的扰动下,比如超新星大爆炸、中子星碰撞、黑洞合并等震荡波的扰动,星云开始聚集收缩,在越来越快的收缩中,由于收缩的不平衡和动能,导致了星云的旋转。

随着收缩速度数量级加快,中心形成坍塌态势,星云旋转越来越快,离心作用使这坨不规则星云渐渐形成了一个快速转动的星云盘,这个角动量就是地球最初始的动量。

星云中心收缩越来越致密,巨大的压力和温度激发了核聚变,太阳的恒星胚就形成了。这个星胚把这坨星云质量的99.86%吸积到了自己身上,剩下的0.14%残羹剩饭在强大的太阳风吹拂下,渐渐远离,但保持着旋转的盘状。

这个盘状剩余星云中一些大些的云团物质,像滚雪球一样的壮大自己,并渐渐清空了轨道上的残渣余孽,行星就形成了,地球也在其中形成了。

这些行星在自己的轨道上以过去的角动量运行着,由于空间没有阻力和摩擦力,凭着惯性就一直运行到今天。

这就是地球运行的初始动力和惯性的作用。

地球现在能够在这个轨道上一直围绕着太阳公转,所有的行星都是这样公转着,还与太阳与行星之间的相互引力有着密切关系。

万有引力定律认为,任何物体之间都会产生相互吸引的引力,这个力的大小与物体的质量成正比,与它们之间的距离平方成反比。

太阳与各个行星之间的引力,导致在不同轨道的行星以不同速度运行,越近的越快,越远的越慢。它们的公转线速度的离心力正好抵消了引力的向心力,能够既不掉到太阳上去,也不会脱离太阳引力飘到太空,这就是环绕速度。

太阳系八大行星的公转线速度为(距太阳从近到远):水星为47.89千米/秒;金星为35.03千米/秒;地球为29.78千米/秒;火星为24.13千米/秒;木星为13.06千米/秒;土星为9.64千米/秒;天王星为6.81千米/秒;海王星为5.43千米/秒。

因此这个引力关系是地球保持姿态动能的另一源泉。

地球就是这样运行了几十亿年。在这几十亿年中,地球的运行速度和轨道并不是一成不变的,受到引力变化、太阳风等诸多因素影响,所以它的运行充满着外力和变数,与永动机没有一毛钱关系。

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


宇宙间没有永动机。它们是相互作用的有规律运动的自然整体。那么地球自转的动力是从哪里来的?就得从力学中的离心力和向心力说起。

离心力,离心力是物体以某中心点为圆心作高速的旋转运动,产生一个向外的力叫离心力。向心力,两物体相互吸引产生的力叫向心力(地球引力)。在离心力和向心力的作用下,太阳带动地球自西向东的自转和公转。

如还不大理解,用一实际事例说明。

机械钟的发条(宇宙还没有发现的星体)与周围的时针齿轮(太阳)、分针齿轮(地球)、秒针齿轮(月球)是相互耦合的。只要驱动轮有足够的能量,时针、分针、钞针会永不停止地旋转。

宇宙间,太阳围着银河糸转,地球围着太阳转,月亮围着地球转。这就是天体运动。





红叶9646


第一部分

首先,敲黑板了,永动机不是一直动的意思!

永动机是指不用外部能源输入就能够一直对外做功的机械。两个重点,第一,不需要外部能量。第二、对外做功。

首先按照定义来看,地球就不是永动机。因为地球没有对外做有用功,公转的过程也只是自身的动能和势能转化的过程,期间机械能守恒。地球一直在“偷懒”,因为它吸收着太阳的能量,自己对外却不做有用功。

按照这个逻辑,题主更应该太阳是不是永动机,答案也很明显,不是,因为太阳有寿命。能量并非取之不尽用之不竭。

永动机不存在,第一类永动机违反了能量守恒定律;第二类永动机违反了热力学第二定律。

第二部分

我来解答“地球为什么一直动”的原因。“地球动”其实也是一个相对的概念,首先地球自转、然后绕着太阳公转,整个太阳系又绕着银河系转。。。


关于地球为什么公转和自转的问题,看到很多人回答“公转是因为太阳引力场作用”“自转是因为潮汐、地核……”等等。这些都不能算作是根本原因,只能是维持或者稍微改变这种状态的原因。

具体的原因不明,但一定是在宇宙大爆炸初期就形成了这种状态。猜测应该是这样的……(打开脑洞!)

宇宙大爆炸之后,宇宙中期初只是一坨坨星云,这些星云都是尘埃和气体组成的。当某一坨星云满足质量足够大、密度足够大的时候,这坨星云就开始向内部质心收缩。

最开始收缩的时候由于超新星爆炸和自身碰撞的影响,导致收缩并不是直线运动的,而是缓慢围绕着质心的旋转,这便有了整体星云相对于质心的角动量。在没有外部力的情况下,整体星云的角动量是守恒的。越靠近质心的部分旋转速度就会越快。(还记得旋转滑冰的例子吗?)

收缩的过程当中,大部分星云跌入质心(99%)形成了太阳,还有一些星云在收缩的过程中形成了一个个行星,并继续向质心收缩。当质心质量足够大时,也就是太阳的核聚变开始的时候,产生了强烈的太阳风暴,又将这些靠近的星云吹开,最终在不断地碰撞中形成了现在的稳定的太阳系。

在整个收缩碰撞的过程中,实际也是一个淘汰的过程,漫长的碰撞使得大部分行星全部围绕一个方向在转,并且整体太阳系是一个扁平形状的,这些都是碰撞淘汰的结果。

所以要说地球为什么公转和自转,都是因为太阳系形成初期的角动量,这才是根本原因。


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