什么是永动机？

永动机是一种假想的不需要外部输入能量或只有一个热源就能连续运动做功的机器。从历史上看，人们一直热衷于开发各种类型的永动机，其中包括达芬奇、焦耳等学术大师(中国国民革命军将领黄维被中国人民解放军俘虏后，直到去世也一直从事永动机的开发)，也包括一些想为永动机出名、赚钱的骗子。热力学体系建立后，人们通过严密的逻辑证明了永动机违背了热力学的基本原理。此后，永动机的研究者寥寥无几。但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各种实践，推动了热力系统的建立和机械制造技术的进步。1775年，巴黎的法国科学院通过决议，宣布永远不接受永动机。现在，美国专利商标局禁止向永动机申请授予专利证书，永动机这个词现在被当作一种修辞来形容那些精力充沛，不知疲倦的人。第一种永动机:是最古老的永动机概念。这种永动机试图在不获取能量的情况下，通过机械手段使系统不断向外界输出能量。历史上最著名的第一类永动机是13世纪法国人亨内考提出的“魔轮”。通过放置在轮子上的一系列可移动悬臂，魔法轮可以永远移动。向下方向的悬臂会在重力作用下落下，远离轮子中心，这样会增加向下方向的扭矩，而向上方向的悬臂会在重力作用下靠近轮子中心，这样会减少扭矩，带动魔轮转动。15世纪，著名学者达芬奇也用同样的原理设计了类似的装置。1667年，有人将达芬奇的设计付诸实践，制造了一个直径5米的巨大机器，但这些装置经过测试后都以失败告终。除了利用扭矩变化的魔轮，还有利用浮力和液压原理的永动机，但是经过实验，这些永动机要么被证明是失败的，要么是骗局，没有一个成功的。1842年，荷兰科学家迈耶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第一种能凭空产生能量的永动机是无法实现的。热力学第一定律的表述之一是第一类永动机无法实现。第二种永动机:热力学第一定律问世后，人们认识到能量不可能凭空产生，于是有人提出设计一种装置，从海洋、大气甚至宇宙中吸收热能，利用这些热能作为驱动永动机旋转输出动力的来源，这就是第二种永动机。历史上第一种永动机是美国人约翰·詹吉在1881年为美国海军设计的零发动机。这个装置利用海水的热量使液氨汽化，促进机械运转。但是这个装置不能连续运行，因为汽化的液氨没有低温热源不能重新液化，所以不能完成循环。1820年代，法国工程师卡诺设计了一种工作在两个热源之间的理想热机——卡诺热机，从理论上证明了热机的工作效率与两个热源之间的温差有关。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。这个定律指出，不可能从单一热源吸收热量，使其完全有用而没有其他影响。热力学第二定律的提出，谴责了第二类永动机的死刑，而这个定律的表述之一就是第二类永动机无法实现。