03.02 世上沒有永動機,地球為什麼是永動機?

趙武221567843


既然你都知道世界上沒有永動機,為什麼還要認為地球是永動機呢?在宇宙中沒有任何天體是永動機,地球也不列外。要知道永動機的能量轉化效率是100%,但在自然界中找不到能量轉化效率為100%的系統,只能想盡一切辦法使能量轉化效率接近100%。現在科學家們也證明了地球不是永動機,
最好的例子就是地球上時間的延長,因為時間變長就意味著地球的自轉速度變小。

1:在地球誕生的時候,就被賦予了使其旋轉的能量;但是地球上會有地質活動,從而影響地球的自轉速度,但是這種影響比較小。經過科研人員的深入研究發現,地球上一天的時間以每隔100年減少1.8毫秒的速度增長。按照這樣的速度計算,大約需要330萬年地球上的時間才會延長一分鐘,而這個時間和人類的平均年齡相比是非常大的,所以一個人在有生之年是不會察覺到地球上的時間變慢的;我想這就是為什麼很多人認為地球是永動機的原因。

2:現在人們普遍認為地球變慢主要是因為潮汐的作用,地球的潮汐隆起導致地球自轉減速,並且由於地球自轉的減慢,月球以平均每年4cm的速度遠離地球。當然導致自轉速度減慢的因素還有很多,比如氣候變暖導致海平面上升,地球的核幔電磁耦合,與大氣層之間的摩擦等。

地球速度變慢是一個緩慢的過程,人類的預測也只能是一個大概的數值;英國利茲大學的地球物理學家喬恩·蒙德就曾說過;“由於地質作用和持續的時間漫長,以人類的時間跨度對其演化過程進行直接觀察,顯得相當困難,因為沒有地質記錄直接顯示地球自轉的速度是多少”。

這再一次證明了地球的速度是在慢慢減小的,也就是有能量的損耗;並非永動機!


恆星之力


雖然永動機不存在,但「永動機」仍然是有科學定義的:

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。

這裡有兩個關鍵詞:

  1. 不需要外界輸入能源;


  2. 對外做功。

地球雖然一直旋轉,但並不對外做功。

實際上,如果你將地球裝上一個轉軸,連接到一個巨型發電機上,那地球一定會很快就停止旋轉。

這是因為「能量守恆」,地球既然將能量傳到了發電機上,那自身的動能就會變小,對應的,就是旋轉速度降低。

所以,當我們要討論一個東西是否存在的時候,一定要記住的,就是明確定義。

一直運動、永遠運動的東西到處都是。只要溫度不是絕對零度,那這個東西就一定有分子層面的運動。熱力學甚至告訴我們,絕對零度是無法達到的!換句話說,任何東西都會運動。

但永動機的定義不一樣,它要求能永遠向外做功。很顯然,根據能量守恆,永動機是不存在的。地球的旋轉也不符合永動機的定義,所以這和理論並不矛盾。


章彥博


長久以來,人們一直幻想著發明一種機器,它不需要任何能源,卻可以持續不斷地對外做功,傳說諸葛亮發明的“木牛流馬”就是這樣一種機器,用它可以在崎嶇的棧道上運送糧草,且“人不大勞,牛不飲食”,解決了十萬大軍的後勤問題。這種東西在現代被稱為“永動機”。

我們要知道,並不是一直運動就叫永動機,而必須是不消耗任何能量、卻能持續不斷對外做功才行。比如一個鞦韆,在沒有任何阻力的情況下可以擺動不停,但它並不對外做功,因此不是永動機。如果我們利用鞦韆帶動發電機做功,鞦韆就會受到阻力,很快就會停下,無法實現“永動”。同樣,地球可以繞太陽運動成千上萬年,但是也沒有對外做功,因此不能把地球稱為“永動機”。

歷史上真的有很多人著迷於永動機的研究,因為它可以徹底解決人類的能源危機,直到今天,網絡上也有經常有人聲稱自己發明了永動機。實際上,無論是過去、現在還是未來,永動機都是不可能成功的。

早期的“永動機”

十三世紀,法國人亨內考發明了一臺“永動機”——魔輪,這可能是有據可查的永動機鼻祖了。


魔輪的結構是這樣的:在一個輪子周圍有鋸齒狀的擋板,每個擋板的凹槽處有一根木棒連接一個重球。由於重力作用,重球會帶動連桿向下轉動。不過,右側的木棍會被鋸齒較短的一邊擋住,造成重球距離軸線遠,力臂大;左側的木棍會被擋板較長的一側擋住,重球距離軸線較近,力臂小。兩側的重球力臂不同,無法平衡,這個輪子就會順時針旋轉,同時可以對外做功。

有人制作了這樣的機器,發現它無法持續轉動和做功。其實分析起來並不難:左側的重球雖然力臂短,但是小球較多;右側的球雖然力臂長,但是球少。最終兩邊依然是平衡的,所以輪子即使最開始被人推動了,最後也會在阻力的作用下慢慢停下。

文藝復興時期意大利著名的畫家達芬奇也是一位解剖學家、科學家,他設計過許許多多看似超越時代的機器,甚至包括直升飛機和潛水艇。 不過,達芬奇在“永動機”問題上犯了和亨內考一樣的錯誤。比如,達芬奇畫的永動機草圖是這樣的:

在一個輪子裡面有許多弧形的槽,每個槽裡有一個小球。小球在重力作用下會滾動到每個槽的最低點,這樣就會造成輪子軸兩側的重力力臂不同,輪子持續轉動。有人按照達芬奇的設計製作了這樣的輪子,一樣沒有發現永動。

“永動機”騙局

如果說以上兩位設計者是由於所處的時代限制,科學知識不足,只是犯了科學的錯誤,那麼下面這些“永動機”的發明者則是十足的騙子,他們用變戲法的方法為大家演示自己的發明,用以騙取名聲和金錢。

一個比較有名的永動機騙子是十八世紀的德國人奧菲列烏斯。他宣稱自己發明了一臺永動機,它可以每分鐘旋轉60圈,並可以提升16千克的重物做功。1717年,波蘭的一位勳爵檢查了他的機器。他們把機器放在一個房間裡轉動,並派了兩個看守看著大門。實驗一共進行了3次,時間是14天,40天和60天,打開門之後發現永動機都在旋轉。勳爵信以為真,就給奧菲列烏斯頒發了鑑定證書。俄國沙皇彼得大帝是一位對所有新鮮事物都十分感興趣的人,他甚至與奧菲列烏斯簽訂協議,以10萬盧布的價格購買他的機器。不過還沒等交易進行,彼得大帝就去世了。

奧菲列烏斯靠這個偉大的發明過上了衣食無憂的生活。這個騙局直到許多年後,他的女僕與他發生了爭執才被揭穿:原來是藏在機器隔壁的女僕在不停地驅動機器。

隨著科學越來越深入人心,1775年,法國專利局率先宣佈:不再受理有關永動機的一切申請。現在,世界多數國家的專利局都有這樣一條規定。

儘管如此,直到今天,永動機的發明還是層出不窮,只是魔術變得更加精巧。例如:曾有人發明了一種機器,宣稱沒有人能夠讓輪子停下。觀眾處於好奇心紛紛向相反的方向轉動輪子,結果發現果然無法停下。實際上,設計者正是利用了這一點:當觀眾向相反的方向轉動輪子的時候,就剛好給機器上了發條。

1984年,中國哈爾濱人王洪成發明了“水變油”的方法,也算是一種永動機,著實忽悠了許多人。

他經常在各種場合為大家表演。在四分之三的水中加進四分之一的汽油,再加進少量配置的“洪成基液”(或稱“水基燃料膨化劑”)就可以變成“水基燃料”,一點即燃。這項發明獲得了許多人的認可,被全國許多媒體炒翻了天,鬧劇一直持續到1993年。有一家報紙宣稱“這是中國的第五大發明”,“為什麼專利擱置了9年卻無人問津?”國家有關部門甚至撥款60萬元,供其研究使用。隨後,他用這筆錢買了兩套房子。

儘管他堅稱自己的發明是科學成果,但是卻拒絕公開配方。1995年全國政協八屆會議上,何祚庥、郭正誼等4位科技界政協委員聯名提交提案,呼籲調查“水變油”的投資及對經濟建設的破壞後果。終於在1997年,王洪成被哈爾濱中級法院判處10年徒刑。

“永動機”為什麼無法制成?

永動機為什麼不能製成呢?這是因為一條科學界普遍認可的道理:能量是守恆的。

發現能量守恆的過程是很漫長的,許多科學家為此做出了努力,其中包括蓋斯、邁爾、焦耳、亥姆霍茲等人。

十九世紀俄羅斯的化學家蓋斯提出了蓋斯定律。

他在做實驗的過程中發現,一個化學反應,無論是一步完成,還是分幾步完成,釋放的熱量總是相同的。

比如碳和氧反應,可以直接生成二氧化碳,也可以先生成一氧化碳,然後讓一氧化碳和氧氣繼續反應,生成二氧化碳。兩種反應過程不同,但是釋放的熱量總和相同。這已經讓蓋斯隱約的感覺到:在化學反應中有一種守恆量,不會隨著反應進行而發生變化。

德國醫生和物理學家邁爾從另一個角度闡述了能量的守恆。

他在隨著船隊出海的過程中給船員治病,他發現每當船航行到熱帶,船員的血液總是比較鮮紅;而到達寒冷地區的時候,船員的血液就比較暗淡。那個時候人們已經知道:血液含氧量越多就越鮮紅。邁爾據此推斷:在寒冷地帶,人們為了維持體溫,必須更多的消耗氧氣進行呼吸作用以提供熱量,而在溫暖地區,人體不需要這麼多熱量,呼吸作用弱一些,含氧量就高。他進而想到,能量是從太陽而來,轉化為植物的生物能,再通過食物鏈進入人體,從而第一個闡述了能量的轉化與守恆的觀點。

與邁爾同時代的英國物理學家更加詳細的闡述了能量轉化的觀點。

他讓一個重物墜下,帶動繩子做功。繩子使得柱子旋轉,帶動攪拌器讓水攪動生熱。他通過測量重物做功和水升溫的關係,得到了著名的熱功當量公式,這個公式現在的寫法是:

1Cal(卡路里)=4.2J(焦耳)

卡路里是熱量的單位,1卡路里等於將1克的水升溫1攝氏度所需要吸收的熱量。而焦耳是做功的單位,1焦耳等於用1牛頓的力推動物體前進1米所做的功。焦耳的研究使人們認識到:熱量和做功都是能量的表現形式。

1847年,亥姆霍茲在前人的 基礎上,正式提出了能量轉化與守恆定律:自然界的能量既不能產生也不能消失,只能從一個物體轉移到另一個物體,或者從一種形式轉化為另一種形式,而在轉化和轉移的過程中,能量的總和保持不變。

根據這條定律,人們在熱學領域提出了熱力學第一定律:系統對外做功等於系統吸熱和內能減少之和。

W=Q-△U

這條定律不難理解:系統對外做功就要消耗能量, 能量要麼來源於吸熱,要麼來源於自身的內能減少。如果一個系統不從外界吸收能量,而內能的減少又不可能是無限的,那麼系統就不可能持續不斷地對外做功。從此,永動機徹底被科學宣判了死刑。

美國物理學家費曼說過:如果有一條定律能夠支配至今所知的一切物理學成果,那麼這條定律就應該是能量守恆定律。

是否承認能量守恆已經成為科學和偽科學的一條基本界限,宣佈自己造出永動機的人,不是智商不夠,就是十足的騙子。


李永樂老師


世上沒有永動機,地球為什麼是永動機?

永動機確實是不存在的,這種違反能量守恆的存在,除非咱這個世界出現BUG了!至於地球是不是永動機則可以先給一個答案-當然不是;似乎在很多人看來地球符合永動機的很多特性,它沒有輸入能量卻能一直在宇宙中不停的轉動,而且從45億年以來一直如此,宇宙中最完美的永動機案例就在此...其實不然,這要從地球的成因開始說起!

地球的轉動初始慣量是與生俱來的,但卻不是憑空得來的,據現代天體形成理論,太陽系所有天體都誕生於與一片星雲,由於引力中心天體或者星雲分佈不一致帶來的變化會以螺旋方式收縮,最後中心形成了太陽,在其他不同距離上則形成了行星。

太陽系原始恆星盤,中心太陽已經開始發光,留給靠近太陽行星的成長時間已經不多了!

在各個不同距離軌道上形成的行星,由其形成時帶來的角動量將伴隨其一生,但來自太陽和其衛星的潮汐引力會讓其自轉逐漸減速,從數十億年前的6小時逐漸到現在的24小時,從中您可以發現地球正在逐漸減速,在比較久遠的未來地球自轉週期即超過24小時....

當然由於地球那巨大的質量會是使這個週期變得極為漫長,但從上文以來您肯定可以判斷出地球並非永動機,而且還正在逐漸減緩自轉速度,甚至可能漸漸停止轉動!這和我們認為的永動機大相徑庭!


星辰大海路上的種花家


永動機的概念是: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。


圖:第一類永動機~魔輪:右側重垂在重力作用下遠離轉動軸,力矩隨之增大,驅動魔輪轉動,但由於左側重垂數量更多,平衡了系統力矩,永動無法實現

從概念上可以看出,永動機會永遠運動並且還能對外做功。所以光是永遠運動的就不是永動機了,例如原子的不停震動、電子不斷繞原子核運動等,它們都是不停的運動著的,但沒有對外做功,所以它們不是永動機。

我們現在來討論一下地球是不是一個永動機。整個太陽系都誕生於原始的太陽星雲之中,在引力作用下,星雲物質相互靠攏,併發生碰撞,最終形成了太陽系的各個天體。由於角動量守恆,這些天體繼承了太陽星雲的角動量,於是它們就運動起來。

從地球誕生以來,它已自轉和公轉了45億多年,它會永遠運動下去嗎?地球是不會永遠這樣運動下去的,由於它不斷的消耗著動量,它最終會撞向太陽~如果太陽永遠存在的話。事實上,太陽在50億年後就會變成紅巨星,最終會成為一顆白矮星。到那時,地球雖然動量還在,但早已毀滅,所以不用擔心地球會撞向太陽。

地球的自轉也不是永遠會進行下去的,由於月球的潮汐效應(潮汐會消耗地球的自轉動量),地球從誕生時的一天8小時,到現在一天已經減慢到24小時。

科學早已證實,永動機是不可能實現的,早在1775年,法國科學院就通過了決議,宣佈永不接受永動機。美國專利及商標局也嚴禁將專利證書授予永動機類申請。


講科學堂


世界上當然沒有永動機!地球也不是永動機!永動機不可能實現,一是違反能量守恆定律,二是違反熵增原理。

首先,我們知道任何物體要想保持轉動或其他非勻速直線運動,都必須有持續的能量供給!汽車、飛機、輪船如此,遊樂場的過山車同樣是如此!

其次,永動機違反熵增原理,即機械能中的動能和勢能如果轉化成熱能,就會使熵增加。因此只要有空氣阻力,永動就不可能實現,因為熱能不能夠全部轉化成機械能。

如果有人不服氣,就自己做一個永動機出來,否則靠空想和別人瞎辯論,毫無意義!因為現在中國製造的水平只要你有合理的設計圖紙,工廠製造個機器毫無難度!

至於地球是永動機也是一個謠傳!地球公轉是受到太陽的萬有引力,而自轉則可能和地球形成期的星雲的自旋角動量有關係!

因此,世界上沒有永動機,地球也不是永動機!


地震博士


永動機是不可能造出來的,並且地球也不是永動機。

地球從形成到現在已經有46億年的歷史,在此期間,地球不停地繞著自轉軸自轉,同時也不停地繞著太陽公轉。儘管如此,但這並不是說地球是什麼永動機。之所以地球在數十億年裡一直保持運動的狀態,是因為角動量守恆。

在太陽系誕生之前,這裡曾經是一團跨度數光年的星雲。在外界的干擾下,星雲中心發生引力坍縮形成了太陽,並且周圍的星雲不斷繞著太陽旋轉。此後,這些旋轉的星雲在引力的作用下逐漸結合成包括地球在內的行星以及其他各種小天體。由於角動量守恆,形成之後的天體還會保留原來的角動量,從而繼續繞著太陽旋轉,並且自身還會存在旋轉(星雲碰撞之後的總角動量為零的可能性極低)。

在基本上是真空的太空環境中,不存在阻力作用,所以地球可以保持運動一直至今,並且還會持續到未來。不過,由於太陽和地球的引力影響,地球的公轉和自轉的速度其實正在逐漸減慢。

另外,所謂永動機是不存在的,它們不可能會被製造出來,永動機是熱力學第一和第二定律所禁止的。根據熱力學第一定律,即能量守恆定律,任何對外做功的機器,必定會消耗能量,這是第一類永動機無法制造出來的原因。根據熱力學第二定律,即熵增定律,任何機器都不可能把吸收的所有熱量全都轉化為功,熱量轉化為功的效率只會低於100%,這是第二類永動機無法制造出來的原因。


火星一號


地球從來也不是永動機,它是依靠慣性和引力作用在運動。

永動機是一類不需要消耗能量就能永遠做功的假想,由於其違反了能量守恆定律,所以在這個世界上是不存在的。

從古到今,許多人前赴後繼的想得到這個一勞永逸的玩意,都以失敗而告終。

地球的轉動與永動機完全毫無瓜葛,它的運行得益於初始動力、慣性、引力三個方面的來源。

就像所有恆星的形成一樣,太陽系的形成機制是地球運行的原始動力。

太陽系形成於一個次生星雲,這坨巨大的星雲在某種宇宙事件的擾動下,比如超新星大爆炸、中子星碰撞、黑洞合併等震盪波的擾動,星雲開始聚集收縮,在越來越快的收縮中,由於收縮的不平衡和動能,導致了星雲的旋轉。

隨著收縮速度數量級加快,中心形成坍塌態勢,星雲旋轉越來越快,離心作用使這坨不規則星雲漸漸形成了一個快速轉動的星雲盤,這個角動量就是地球最初始的動量。

星雲中心收縮越來越緻密,巨大的壓力和溫度激發了核聚變,太陽的恆星胚就形成了。這個星胚把這坨星雲質量的99.86%吸積到了自己身上,剩下的0.14%殘羹剩飯在強大的太陽風吹拂下,漸漸遠離,但保持著旋轉的盤狀。

這個盤狀剩餘星雲中一些大些的雲團物質,像滾雪球一樣的壯大自己,並漸漸清空了軌道上的殘渣餘孽,行星就形成了,地球也在其中形成了。

這些行星在自己的軌道上以過去的角動量運行著,由於空間沒有阻力和摩擦力,憑著慣性就一直運行到今天。

這就是地球運行的初始動力和慣性的作用。

地球現在能夠在這個軌道上一直圍繞著太陽公轉,所有的行星都是這樣公轉著,還與太陽與行星之間的相互引力有著密切關係。

萬有引力定律認為,任何物體之間都會產生相互吸引的引力,這個力的大小與物體的質量成正比,與它們之間的距離平方成反比。

太陽與各個行星之間的引力,導致在不同軌道的行星以不同速度運行,越近的越快,越遠的越慢。它們的公轉線速度的離心力正好抵消了引力的向心力,能夠既不掉到太陽上去,也不會脫離太陽引力飄到太空,這就是環繞速度。

太陽系八大行星的公轉線速度為(距太陽從近到遠):水星為47.89千米/秒;金星為35.03千米/秒;地球為29.78千米/秒;火星為24.13千米/秒;木星為13.06千米/秒;土星為9.64千米/秒;天王星為6.81千米/秒;海王星為5.43千米/秒。

因此這個引力關係是地球保持姿態動能的另一源泉。

地球就是這樣運行了幾十億年。在這幾十億年中,地球的運行速度和軌道並不是一成不變的,受到引力變化、太陽風等諸多因素影響,所以它的運行充滿著外力和變數,與永動機沒有一毛錢關係。

時空通訊觀點,歡迎點評討論。


時空通訊


宇宙間沒有永動機。它們是相互作用的有規律運動的自然整體。那麼地球自轉的動力是從哪裡來的?就得從力學中的離心力和向心力說起。

離心力,離心力是物體以某中心點為圓心作高速的旋轉運動,產生一個向外的力叫離心力。向心力,兩物體相互吸引產生的力叫向心力(地球引力)。在離心力和向心力的作用下,太陽帶動地球自西向東的自轉和公轉。

如還不大理解,用一實際事例說明。

機械鐘的發條(宇宙還沒有發現的星體)與周圍的時針齒輪(太陽)、分針齒輪(地球)、秒針齒輪(月球)是相互耦合的。只要驅動輪有足夠的能量,時針、分針、鈔針會永不停止地旋轉。

宇宙間,太陽圍著銀河糸轉,地球圍著太陽轉,月亮圍著地球轉。這就是天體運動。





紅葉9646


第一部分

首先,敲黑板了,永動機不是一直動的意思!

永動機是指不用外部能源輸入就能夠一直對外做功的機械。兩個重點,第一,不需要外部能量。第二、對外做功。

首先按照定義來看,地球就不是永動機。因為地球沒有對外做有用功,公轉的過程也只是自身的動能和勢能轉化的過程,期間機械能守恆。地球一直在“偷懶”,因為它吸收著太陽的能量,自己對外卻不做有用功。

按照這個邏輯,題主更應該太陽是不是永動機,答案也很明顯,不是,因為太陽有壽命。能量並非取之不盡用之不竭。

永動機不存在,第一類永動機違反了能量守恆定律;第二類永動機違反了熱力學第二定律。

第二部分

我來解答“地球為什麼一直動”的原因。“地球動”其實也是一個相對的概念,首先地球自轉、然後繞著太陽公轉,整個太陽系又繞著銀河系轉。。。


關於地球為什麼公轉和自轉的問題,看到很多人回答“公轉是因為太陽引力場作用”“自轉是因為潮汐、地核……”等等。這些都不能算作是根本原因,只能是維持或者稍微改變這種狀態的原因。

具體的原因不明,但一定是在宇宙大爆炸初期就形成了這種狀態。猜測應該是這樣的……(打開腦洞!)

宇宙大爆炸之後,宇宙中期初只是一坨坨星雲,這些星雲都是塵埃和氣體組成的。當某一坨星雲滿足質量足夠大、密度足夠大的時候,這坨星雲就開始向內部質心收縮。

最開始收縮的時候由於超新星爆炸和自身碰撞的影響,導致收縮並不是直線運動的,而是緩慢圍繞著質心的旋轉,這便有了整體星雲相對於質心的角動量。在沒有外部力的情況下,整體星雲的角動量是守恆的。越靠近質心的部分旋轉速度就會越快。(還記得旋轉滑冰的例子嗎?)

收縮的過程當中,大部分星雲跌入質心(99%)形成了太陽,還有一些星雲在收縮的過程中形成了一個個行星,並繼續向質心收縮。當質心質量足夠大時,也就是太陽的核聚變開始的時候,產生了強烈的太陽風暴,又將這些靠近的星雲吹開,最終在不斷地碰撞中形成了現在的穩定的太陽系。

在整個收縮碰撞的過程中,實際也是一個淘汰的過程,漫長的碰撞使得大部分行星全部圍繞一個方向在轉,並且整體太陽系是一個扁平形狀的,這些都是碰撞淘汰的結果。

所以要說地球為什麼公轉和自轉,都是因為太陽系形成初期的角動量,這才是根本原因。


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