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为什么永动机不存在呢?质量能够完全转换成能量,能量也能转换成质量?

 明远小筑 2017-10-18

你这个问题太宏大了,好像不是我这个小小的中学老师所能回答的。但为了抛砖引玉,为了让那些物理学家来仔细讲述,不妨先来显摆一下。对于你说的“质量能够完全转换成能量,能量也能转换成质量”这句话,我是不太赞同的。爱因斯坦是为了解释核变反应中的质量亏损,提出了E=mc²这个质能关系式的,这个关系式,主要是说明了质量和能量的当量关系,并不是表示它们的转换关系。

它也说明了粒子在变化过程中的亏损守恒,Δw=Δmc²,也就是说,粒子的变化所亏损的静质量(可看成物质的内能),实际上变成了它们的结合能,最典型的是反粒子的湮灭,表面上是质量变成了射线能,实际上是正反粒子的内能的释放,物质的内能转换成了射线能。所以物体的静质量,也可以看成物体的内能,所谓质量转换成能量,实际是物质内能的释放。还有,静止的光子质量为0,但光子总是以2.99亿m/s的速度运动,所以它是有质量的,它的质量就相当于它的动能,所以能量也可以看作是一种质量,而不是能量转换成了质量。因此说质能关系式只是表示,静质量和能量之间的当量关系,并不是说能随便变来变去。

至于永动机问题,欧洲早在19世纪就有许多人作了研究,并得出結论,它是不可能成立的,在200年后的今天,更没有必要去瞎子点灯白费蜡了。在19世纪初,欧洲发生了工业革命,产生了蒸汽机和内燃机,当时这些热机的热效率都很低,为了提高热机的效率,工程师们都在不懈努力研究。当时,法国年轻的工程师卡诺,为了把问题简单化,搞了个著名的卡诺循环,就是在理想状态下(用理想气体,并且热机无摩擦),先绝热压缩(无热耗),再可逆膨胀,再绝热膨胀,再可逆压缩。最后得出結论,η=1-T2/T1。就是说,热机的效率决定于热机进汽和出汽的温度差,温差越大,效率就越高,但因为不可能T1>>T2,也就是T2/T1不可能等于0,所以热机的效率η,即使在最理想的状态下,也不可能等于1,即100%。

看最上面那张图,热机其实只有一小部分变成了功W,大部分都到低温存储器里去了,也即放到排气口了。这就是说,热量不可能完全转化为功。既然在最理想的状态下(理想气体,无摩擦,无热量损耗,可逆过程)热机的热量不可能完全转化为功,制造100%效率的机械都是不可能的,制造永动机就更是痴心妄想——即便你消灭了摩擦,没有任何损耗。在卡诺的研究基础上,人们得出了热力学第二定律,即热量不可能自动地(注意,自动二字)从低温物体流到高温物体,或者说热量不可能完全转化为功,也可以说,在孤立体系里熵S>0,(热力学第二定律,可以有不同的表达形式),它表明了世界变化的一种趋势。热力学第二定律——熵增大原理,它是整个热力学的精髓。

关于利用质量而转换成能量,能量又转换成质量,而作为永动机的循环作用,我是没有考虑过的,以及热源什么的循环系统而作为永动机的,这是不可能做出永动机的,如果利用能源就不是永动机,没有能源而机械就不能走动,而取巧机械或利用磁力以及重力之类的方法,所做出来的永动机,而它产生出的力量亦是不大或不多或不长久的,所以是难以做出永动机的。但说到能量方面,由于能量是不灭的,但能量是不能创生亦不能凭空消失的,属于某种的平衡状态吧!亦即是就算利用什么的能亦做不出永动机的,但大自然有关的各个星体的运动,算不算是一种所谓的永动机状态呢?如果按能量循环不息的演化,而能量就是属于所说的永动机状态了,但如果是可以掌控着能量,利用能量的某种变化规律或者是可以做出永动机的。

实际上永动机早就有了,我们的母亲——地球就是一个永动机,有一天搞明白了地球为什么永动,那么永动机也将诞生了。这里我们说的永动,是指在你的一生中,人的一生是一个时间的局限!只要你这一生它永动,我们可以称为永动!看到这里,你还可以关注我们最长名字的微信公众号:‘非凡视野之看见看不见知道不知道’,了解探讨更多你不知道的奥秘!

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