热力学第一和第二定律明确指出,永动机是不可能实现的。这对于那些怀揣着共同梦想、追求永动机的爱好者来说,确实如同枷锁一般,限制了他们自由探索的思想。现实中,永动机的探索者们往往独自前行,比如我,也只能借助AI的帮助来互相学习和补充知识。然而,幸好有专门的社区如“永动机吧”,使得大家可以在这里相互探讨和学习,而不必担心受到歧视或排斥。
关于永动机能否实现的问题
热力学第二定律自1850年前后被提出以来,已经有170多年的历史。该定律基于卡诺循环的理解和验证,卡诺循环被认为是理论上最高效的热机模型。直到今天,所有热机的工作原理都是基于这样的事实:热源温度总是高于环境温度,而环境则作为冷源。这种设置不可避免地导致热能从热源传递给冷源,造成能量损失。根据热力学第二定律,热量只能自发地从高温物体传向低温物体,并且这一过程是不可逆的。克劳修斯和开尔文对这一现象进行了延伸表述,进一步确立了热机无法将全部热能转化为其他形式的能量,因为存在热泄漏、热传导温差以及摩擦热等问题。这些因素决定了热机效率永远不能达到100%,也意味着永动机在传统意义上是不可能实现的。
熵增与热机效率
后来引入的熵增概念进一步强调了这一点:在一个孤立系统中,总熵总是趋向于增加,这意味着系统的无序度会不断增加,这也解释了为什么能量转换过程中总会有一部分能量以热的形式散失,无法完全回收利用。低温热源的可能性
考虑到传统的热机设计,其热源温度均高于环境温度,冷源为环境本身,这导致了不可避免的热损失。但是,如果我们设想一种新型的热机,其热源温度低于环境温度,例如使用液氦作为人造冷源,情况可能会有所不同。在这种情况下,理论上可以杜绝热泄漏,因为热源不再比环境更热。此外,环境中的热能可能会反向流入热机,从而可能使效率大于1。尾气热能也不会排放到环境中,而是被再次吸收利用。至于摩擦热,在氦动力装置中,任何高于5K的温度都可用于做功环节。(原文由通义给予捋顺)
关于永动机能否实现的问题
热力学第二定律自1850年前后被提出以来,已经有170多年的历史。该定律基于卡诺循环的理解和验证,卡诺循环被认为是理论上最高效的热机模型。直到今天,所有热机的工作原理都是基于这样的事实:热源温度总是高于环境温度,而环境则作为冷源。这种设置不可避免地导致热能从热源传递给冷源,造成能量损失。根据热力学第二定律,热量只能自发地从高温物体传向低温物体,并且这一过程是不可逆的。克劳修斯和开尔文对这一现象进行了延伸表述,进一步确立了热机无法将全部热能转化为其他形式的能量,因为存在热泄漏、热传导温差以及摩擦热等问题。这些因素决定了热机效率永远不能达到100%,也意味着永动机在传统意义上是不可能实现的。
熵增与热机效率
后来引入的熵增概念进一步强调了这一点:在一个孤立系统中,总熵总是趋向于增加,这意味着系统的无序度会不断增加,这也解释了为什么能量转换过程中总会有一部分能量以热的形式散失,无法完全回收利用。低温热源的可能性
考虑到传统的热机设计,其热源温度均高于环境温度,冷源为环境本身,这导致了不可避免的热损失。但是,如果我们设想一种新型的热机,其热源温度低于环境温度,例如使用液氦作为人造冷源,情况可能会有所不同。在这种情况下,理论上可以杜绝热泄漏,因为热源不再比环境更热。此外,环境中的热能可能会反向流入热机,从而可能使效率大于1。尾气热能也不会排放到环境中,而是被再次吸收利用。至于摩擦热,在氦动力装置中,任何高于5K的温度都可用于做功环节。(原文由通义给予捋顺)