幾種人類設計的永動機，最後一個徹底服了！

永動機是一類所謂不需外界輸入能源、能量或在僅有一個熱源的條件下便能夠不斷運動並且對外做功的機械。

歷史上人們曾經熱衷於研製各種類型的永動機，其中包括達芬奇、焦耳這樣的學術大師。在熱力學體系建立後，學界認定永動機相悖於熱力學基本原理的設想，而將之從正統學術界中排除。

然而永動機的研究者始終未曾間斷。從一個側面也可以認為，人類對永動機的熱情以及製造永動機的種種實踐，推動了熱力學體系的建立和機械製造技術的進步。

1775年法國科學院通過決議，宣布永不接受永動機。現在美國專利及商標局嚴禁將專利證書授予永動機類申請。

不消耗能量而能永遠對外做功的機器，它違反了能量守恆定律，故稱為"第一類永動機"。

在沒有溫度差的情況下，從自然界中的海水或空氣中不斷吸取熱量而使之連續地轉變為機械能的機器，它違反了熱力學第二定律，故稱為"第二類永動機"。這兩類永動機是違反當前客觀科學規律的概念，是永遠不能夠被製造出來的。

歷史上最著名的第一類永動機是法國人亨內考在十三世紀提出的「魔輪」，魔輪通過安放在轉輪上一系列可動的懸臂實現永動，向下行方向的懸臂在重力作用下會向下落下，遠離轉輪中心，使得下行方向力矩加大，而上行方向的懸臂在重力作用下靠近轉輪中心，力矩減小，力矩的不平衡驅動魔輪的轉動。

魔 輪

能量從一種形式轉變到另一種形式時，絕對不可能100%轉變成這種形式。比如物質之間相互摩擦產生的熱能。

他設計時認為，右邊的重球比左邊的重球離輪心更遠些，在兩邊不均衡的作用下會使輪子沿箭頭方向轉動不息，但實驗結果卻是否定的。

達芬奇設計的永動機

達·芬奇敏銳地由此得出結論：永動機是不可能實現的。事實上，由槓桿平衡原理可知，上面兩個設計中，右邊每個重物施加於輪子的旋轉作用雖然較大，但是重物的個數卻較少。

重力作用的永動機

精確的計算可以證明，總會有一個適當的位置，使左右兩側重物施加於輪子的相反方向的旋轉作用(力矩)恰好相等，互相抵消，使輪子達到平衡而靜止下來。

歷史上首個成型的第二類永動機裝置是1881年美國人約翰·嘎姆吉為美國海軍設計的零發動機，這一裝置利用海水的熱量將液氨汽化，推動機械運轉。但是這一裝置無法持續運轉，因為汽化後的液氨在沒有低溫熱源存在的條件下無法重新液化，因而不能完成循環。

1820年代法國工程師尼古拉·卡諾設計一種工作於兩個熱源之間的理想熱機——卡諾熱機，卡諾熱機從理論上證明熱機的工作效率與兩個熱源的溫差相關。德國人魯道夫·克勞修斯和英國人開爾文在研究了卡諾循環和熱力學第一定律後，提出了熱力學第二定律。

卡諾熱機的示意圖

這一定律指出：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變為有用功而不產生其他影響。熱力學第二定律的提出宣判第二類永動機的無效，而這一定律的表述方式之一就是：第二類永動機不可能實現。

重力作用的永動機

細管子的毛細作用製作的永動機

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