既然沒有永動機,那為什麼分子可以不停地做無規則運動?

cola吳


你知道分子為什麼可以不停的運動嗎?

因為分子就具有能量。溫度就是能量的體現。因為環境溫度始終高於絕對零度,分子始終具有能量,從才可以運動。

永動機是機械能的機器。溫度不能直接讓物體運動。需要轉變能量的形式,從熱能變成機械能。在這個轉化過程不是百分百的。所以有能量損耗,就不會維持機械能不減少。機械能減少,機器就不能一直運動下去。


永動機的問題在於存在能量轉化。


一葉楓流


首先,誰告訴你“永動機”就是永遠動的物體的?

我記得小學語文老師就反覆強調千萬不要望文生意,不能按字面理解意思。有些人就是不聽。

小學語文都叫你不要望文生意了,你後來學物理還望文生意? 永動機有“永動”兩個字,就是永遠運動的物體了?你學物理完全不看定義,只按字面理解麼?你怕是要把老師活活氣死。

用動機的定義是,不需要消耗能量,而源源不斷向外做功的機械。 所以顯而易見,分子並不是永動機。

其次, 關於分子無規則運動的問題。

中學一定學過,分子無規則運動,其表徵是溫度。 也就是說,溫度越高的物體,分子無規則運動越劇烈。

物體做無規則運動的原因,就是因為有能量輸入。比如你燒水時,火的熱能傳遞到水中,水分子的無規則運動就會越來越劇烈。

當你把火關了,切斷能量輸入,水分子的無規則運動就會慢慢變緩,這是因為熱水開始向外輻射能量。

那麼熱水的無規則運動會不會最終停止?當然不會,這是因為當水的溫度降低到和周圍環境溫度一致時,就不會再繼續降低了,因為周圍的空氣也是有溫度的,空氣會源源不斷的給水輸入能力,最終達到熱平衡。

那麼空氣為什麼會維持一定的溫度? 這是因為有太陽不斷的向地球輸入能量。地球上一切風雨雲等等的運動,其實都是太陽能。

所以你要明白,分子的無規則運動並不是永遠的,沒有能量輸入的話,分子無規則運動就會越來越慢,最終趨於停止。 比如,你把一個物體拿到周圍沒有任何恆星,沒有任何物質的宇宙角落,這個物體的溫度就會越來越低,最後接近絕對零度。 當然,永遠能達到絕對零度,不過這個和能量無關,想明白為什麼,以後學習量子力學吧。


shawn25


看了許多回答,真是為我們國家的教育感到擔憂!很多人對小鮮肉的八卦瞭如指掌,確不知道科學界的波爾是誰!

微觀世界是另外一番景象,用宏觀運動的規律無法解釋!除了牛頓第三定律,牛頓其它兩個定律不適合微觀領域。

題主的問題,也是18~20世紀困擾科學大咖的問題,幸好都被解決了,同時也誕生了盧瑟福、費曼、海森堡、普朗克、薛定諤、波爾、愛因斯坦等物理大咖,同時也誕生一門新的學科:量子力學。它完全顛覆了我們的世界觀,甚至是人生觀!

讀一下量子力學的科普書,你可以瞭解到在微觀世界能量是可以不守恆的,鐵是可以變黃金的,電子是可以轉一輩子而不消耗卡路里的,一個人同時出現在兩個地方是有道理的!當然,分子也是可以不停運動下去的!

量子力學看起來如此怪異,這是因為我們看慣了宏觀物體運動規律,這是一種感性認識。量子力學不是一門玄學,它與宏觀運動規律並不矛盾,它不但適用於微觀領域,而且也適用於宏觀領域,反之卻不行。

量子力學並不是高高在上,它與我們的生活息息相關,例如:我們正在發帖子的手機用的芯片,核電站,你家新車選裝的可以亮瞎眼的激光大燈,一次性餐具輻射消毒,伽馬刀,CT,核磁共振,這些都量子力學發展的成果。


撿球高手


永動機和分子不停運動有區別,首先永動機的重點不在動上,而是要永遠做功,分子雖然一直在動,但那是熱運動,不做功。其實分子的運動也不是永動,那就是在絕對零度時運動會停止。其次,永動機屬於宏觀物體,分子屬於微觀物質,宏觀和微觀之間有很多物理規律是不同的,不能簡單的拉到一起來說。


蕭海梓


分子運動的原始能量來自宇宙大爆炸,運動快慢的體現就是溫度,分子運動的能量仍然遵循能量守恆定律。物體溫度降低,運動變慢,能量由內部轉移到外部。物體溫度升高,運動變快,能量由外部轉移到內部。分子運動看似是永動的,是因為外部始終有能量輸入,比如我們地球始終在太陽的照射下,分子運動得以維持。如果沒有外部能量輸入,物體將會冷卻,分子運動會變慢,因為物體會向外輻射紅外線,但任何物體也無法達到能量只輸出不輸入的狀態。即使在宇宙深處,遠離恆星的地方,也存在宇宙微波背景輻射,這是宇宙大爆炸的餘溫,溫度大概是-270.15攝氏度,這個溫度在絕對零度以上,能夠維持分子運動,儘管運動十分緩慢。因此分子運動不是永動,而是有能量輸入來支持,宇宙大爆炸的餘溫確保了溫度不會達到絕對零度,確保了分子運動不會停止。如果太陽消失,地球開始冷卻,最後的溫度將和宇宙的餘溫一樣,3K左右。


jackson316


分子的活動,其實能量還是源自外部,想想看,加熱時,分子活動會越來越活躍,說明外部給了一個熱力,如果停止加熱,分子活力會慢慢變慢,說明附加熱力的減少影響了它的活動力。當附加熱力完全消失,分子還在運動,說明自然界有“保溫”作用,持續且穩定的讓它保持溫度,而這個溫度能持續讓它處於活動狀態。

當處於速凍情況下,也就是讓其溫度越來越低,打破自然界的“保溫”作用,分子活動力將急劇下降,也就形成物體“脆”的特性,無論是柔軟的布料,還是堅硬的鋼鐵,都會這樣。但無論溫度多麼低,總歸有溫度,所以分子依舊存在一定活動力。

自然界不存在永動機,是因為活動需要的能量遠高於消耗,所以當外界給的能量低時,就會慢慢慢下來。


劉劉584


咱先來講一下為什麼永動機不能實現。

永動機分為兩類,即第一類永動機和第二類永動機(這名字起的是有多隨意)。

第一類永動機

第一類永動機違背了熱力學第一定律,即能量守恆定律。



比如說一個電風扇,眾所周知,電風扇消耗電能,從而輸出機械能。試想,如果我給電風扇安裝一個發電裝置,使電風扇轉動時能夠發電,並且供自己轉動,這樣不就永動了嘛,但這是不可能實現的。

原因如下:能量是守恆的,假如扇葉轉動產生100J機械能,那麼消耗的電能就是100J,如果使扇葉持續轉動,那麼電風扇會經歷這樣一個過程:100J機械能——100J電能——100J機械能——100J電能……但是,若果這樣,電風扇就不能向外輸出能量,話句話說,如果電風扇向外輸出能量,就不能使自己保持持續轉動。

熱力學第一定律的提出,宣佈了第一類永動機的死亡。

第二類永動機

第二類永動機違背了熱力學第二定律,即不能從單一熱源吸熱,使之完全轉化為有用功而不產生其他影響。



第二類永動機的初衷是吸收空氣,海水等物質中的熱量,並源源不斷的轉化為機械能,聽起來似乎是可行的,那麼,為什麼現在科學還沒有實現呢?

舉個例子,相信大家都聽說過蒸汽機,蒸汽機的工作過程大致如下:燃料燃燒釋放大量的熱——加熱水產生大量水蒸氣——推動機械運動,那假如我把燃料換成一個可持續供熱的熱源,是不是就可以使機械一直運動呢?答案是否定的,其一,熱量的傳遞需要溫度差,若水的溫度增加到與熱源溫度相同,就不會再繼續吸收熱量。其二,水並不是用之不盡的,當這些水全部汽化後,並沒有使水重新液化的環境。

熱力學第二定律的提出,宣佈了第二類永動機的死亡。

好的,解釋完兩類永動機,咱們來白話白話分子用不停的無規則運動。

分子熱運動

分子無規則運動又稱為分子熱運動,由於分子很小,我們不能直接觀察分子是怎樣運動的,但我們可以通過間接的方式,沒錯,就是布朗運動。

1827年,植物學家布朗通過顯微鏡首次發現懸浮在水中的花粉粒子,永不停息做無規則運動,因此把懸浮微粒無規則運動稱為布朗運動。後來發現,布朗運動實質是分子運動撞擊所致。



布朗運動的劇烈程度與溫度有關,溫度越高,懸浮微粒運動越劇烈,溫度越低,布朗運動越遲緩,但無論溫度降低到何種程度,都能觀察到布朗運動現象發生,言外之意,分子永不停息的做無規則運動,由於分子運動劇烈程度與溫度有關,因此又被稱為分子熱運動。

為什麼溫度越高,分子熱運動越劇烈呢?那是因為分子吸收了足夠的熱量而轉化為動能,所以分子運動加劇了,當溫度降低時,分子單位時間內吸收熱量變少,從而轉化而成的動能也隨之減少,分子運動變得遲緩,試想,當溫度達到絕對零度,分子還會運動嗎?

從某種角度講,分子熱運動也遵從能量守恆定律,分子一直運動並對外做功(布朗運動,分子撞擊微粒使微粒不停運動),是因為分子可以從周圍環境中不斷的吸收熱量並轉化為動能,言外之意,分子熱運動並未違背熱力學第一定律,因此,不能把分子熱運動看做永動機。


老朱物理課堂


提問者一點物理素養都沒有,對永動的“動”是什麼意思一點概念都沒有。這裡的動是指“運動嗎”?運動是絕對的,牛頓力學還認為,一個物體初始狀態如果是“運動”的,如果不受外力作用,將保持勻速直線運動。

在統計熱力學上,描述分子運動劇烈程度的物理量是溫度。在一個孤立系統,與外沒有物質和能量交換,在0k以上,分子當然保持無規則運動,分子的平均動能保持不變,但這叫“永動”?永動是源源不斷地向外界輸送能量(第一類永動機),都沒有能量交換,就自己運動,提供了什麼能量?

上述說的第一類永動機,說第二類,如果你能直接用分子運動的能量,也就是熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不發生其他任何變化,或者直接用你的“永動”的分子運動做功,而不發生其他變化,那也能實現“永動”。


每天卸載2次魯大師


小同學你好,別人說你不要生氣哦!大人心情不好的時候就會找人發洩的。因為社會壓力太大了,請理解哦~

永動機是要對外做功。這就像讓你幹活卻不讓你吃飯一樣。你說的聞到花香,是分子的擴散。大家都是生存在空氣中,太陽照射後會產生溫度差,溫度不同導致空氣的流動。同時,分子也會從高濃度到低濃度擴散哦!

具體的微觀粒子我不太懂,就不說太多了。你要好好學習,將來就懂了,記住了嗎?


專吃小孩的鬼怪


再次再次重申一下,“永動機”,不是“永遠在動的機器”,而是能不斷向外輸出能量的機器。拜託這些望文生義的朋友趕緊好好看看這篇文章吧,別貽笑大方之家了。

很多人總是望文生義,覺得“永動機”就是應該解釋為“永遠在動的機器”,然後一看,分子不是一直在運動嗎?那不就是永動機嗎?但是實際上這是滑天下之大稽的錯誤理解,錯誤程度不亞於覺得老婆餅裡面有老婆。

要知道,初中學的牛頓三定律裡面第一句話是這麼說的:在外力合力為0的情況下,物體保持靜止或者勻速直線運動。所以只要讓物體受到的外力為0,那麼一個物體可以保持永遠運動(雖然在現實中很難實現)。

比如說地球自轉,由於宇宙中處於真空狀態下地球旋轉受到的阻力作用微乎其微(主要來自太陽與地球之間產生的潮汐力),所以地球的旋轉幾乎是可以一直進行下去的。

那麼這些“永遠運動的物體”是永動機嗎?不是,完全不是。

牛頓第一定律是什麼時候提出來的?那都是快三四百年前的東西了,人們早就知道世界上可以有永遠運動的物體了,難道那些大科學家們都不學牛頓三定律嗎?難道他們不知道牛頓第一定律表明世界上有“永遠運動的物體”嗎?

但是這些“永遠運動的物體”根本就不是永動機,永動機要求的是“向外做功”!如果你給地球接上一個巨大的齒輪、讓地球驅動一臺機器轉動(也就是向外做功了),那麼很快地球就不轉了——所以地球不是永動機。

分子運動也是一樣的,雖然一直在動,但是根本就不是永動機。

分子確實一直在處於不停地運動之中【如下圖所示】,但是這些分子的運動是不會無限向外做功的。

分子運動得越劇烈,說明氣體壓力越高,我們用的汽車發動機就是利用這個原理來加熱燃氣、通過高壓燃氣推動活塞運動來做功的【如下圖所示】。

但是隨著高壓氣體的膨脹,高壓氣體壓力越來越低——這是分子的運動轉化成了外界的能量。當分子運動速度低到一定程度之後,這團氣體的壓力就跟外界氣體壓力相等了,雖然分子還在運動,但是這些運動的分子就沒辦法對外界做功了,做功就停止了。

所以你看,運動的分子只是一直在運動而已,但是要讓他們對外界做功,他們是不能無限向外膨脹的,也就是永遠運動的分子根本就不是永動機!


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