科学家告诉我们永动机不存在,但分子为什么不停地做无规则运动?

星空承载浪漫 2024-03-21 10:57:47
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现代科学认为我们的宇宙诞生于138亿年前,当时有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,宇宙中的天体都是在宇宙大爆炸之后形成的,地球其实就是太阳系中的一颗行星,在太阳系中一共有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、在海王星的外面还有一颗冥王星,曾经冥王星也属于一颗行星,但是后来科学家认为冥王星的体积和质量都太小了,于是将它踢出了行星的行列,在八大行星当中,地球是唯一一颗诞生了生命的星球,而人类是地球上最有智慧的生命。

从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经对地球有了大概的认知,一直以来,人类都想要制造出永动机来,因为永动机意味着拥有无尽的能量,永动机是指不需要外界输入能量或者仅在一个热源的条件下便能够不断运作的机械,永动机可以提供热能和电能,如果每家都拥有一台永动机,那么就能够源源不断的提供能量,不用开采煤炭等资源,地球环境会变得越来越好,在很长一段时间内,人类对永动机的追求已经到了狂热的地步,尤其是当永动机传入欧洲之后,掀起了制造永动机的高潮,不过想要发明一台永动机是不可能的,因为它违反了能量守恒定律和热力学第一定律和第二定律,从古至今,很多科学家都想要制造出永动机,但是经过无数次的尝试都失败了。

能量守恒定律可以简单地表述为:在一个封闭系统中,能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。这意味着在一个孤立的系统中,总能量保持不变。为了更好地理解能量守恒定律,我们可以将其应用于一些常见的情况。例如,当我们将一块冰块放入一杯热水中时,会发生热量传递和能量转化的过程。根据能量守恒定律,这个过程的能量守恒可以通过以下方式解释:首先,我们需要知道冰块和热水的温度差。当冰块放入热水中时,它会吸收热量并开始融化。这是因为冰块的分子运动速度较慢,而热水的分子运动速度较快,所以热量会从热水传递给冰块,使其温度升高。

在这个过程中,能量从热水转移到了冰块上面,按照能量守恒定律,这个能量并没有消失,而是从热能转化为了其它的能力形式,具体来说,这个能量用于使得冰块的分子运动加快,从而增加了冰块的内能,随着冰块继续融化,它的温度也会接近热水的温度,当两者温度相等时,热量传递就会停止,冰块完全融化,我们会发现整个过程中的总能量是不变的,除此之外,永动机还违背了宇宙的最高法则,热力学第二定律,也被成为熵增定律,熵增定律最早起源于热力学,用于描述热量从高温物体转移到低温物体的不可逆转的过程,而随着统计物理、信息论等一系列理论发展,人类逐渐认识到熵的本质,即孤立系统中的无序程度,熵越高无序程度就会越高。

在1865年,德国物理学家克劳修斯首次提出了熵的概念,用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度,能量分布的越均匀,熵就会越大,可以简单理解为,熵是表示物质系统状态的一种度量:熵越大,系统就越无序,熵越小,系统就越有序,简单来说就是,在任何一个封闭的空间中,任何事物必然会从有序走向无序,直到死亡,任何事物都无法逃离这个命运,熵增定律揭示了宇宙演化的终极规律,这个规律包括了我们所有生命和非生命的演化,而且科学家将其称为是宇宙中最绝望的定律,这就好比一间新屋子,如果不整理,那么屋子最终会越来越乱,一杯开水放着放着就会变凉,水只能够从高处流向低处,我们的手机只会越用越卡,这一切的根本原因就是熵在不断的增加。

著名的物理学家薛定谔曾经说过:生命以负熵为生,他认为生命的本质就是一个负熵系统,我们通过摄入负熵来减少自身的熵增,而人类从出生开始就一直都在对抗熵增,这个定律是无法改变的,整个宇宙都在遵循这个定律运行,看到这里,可能有很多朋友会产生一个疑问,就是我们的地球从诞生以后就开始不断的转动,到现在已经转动了46亿年的时间,难道说这不就是永动机吗?关于地球为什么转动在科学界有几种说法,第一种说法就是星云说,这是从星系诞生的角度来说的,这一说法认为,太阳系形成于一个大型星云的引力坍缩,大约在46亿年前,宇宙中一片混乱,巨大的引力将一些原始星云聚集在一起,聚集到一定程度之后,密度就会变得越来越大。

再加上不同星云之间因为挤压相互摩擦导致温度上升,产生热量,由于承受不了这么大的压力,这些原始星云就会发生爆炸坍塌,巨大的冲击力将那些天体甩了出去,为了保持平衡,这些天体只能够通过旋转的方式来稳定自己,经过漫长时间的发展,旋转已经成为了这些天体的惯性,而地球就是其中之一,第二种说法是太阳风,科学家认为,太阳风是从太阳上层的大气中射出来的一种超声速等离子体带电粒子流,不同于地球上的风,太阳风是由质子和电子组成的,这种风以200-800千米每秒的速度运动,宇宙中的太阳风每天都在高频次、高风速、持续不断的输出,就像地球上的风吹动物体一样,由于地球距离太阳很近,所以受到的太阳风影响很大,这使得地球一直都在转动。

不过科学界认可度最大的说法是角动量守恒,角动量是一个物体围绕一个轴旋转时所具有的量度,它是由物体的质量、旋转半径和旋转速度等因素共同决定的。在没有外力作用的情况下,角动量守恒定律指出,一个物体的角动量总是保持不变的。这意味着,如果一个物体的旋转速度减小了,它的旋转半径也必须相应地减小,以保持它的角动量不变。地球的角动量是由地球旋转而产生的。早期的地球可能是由许多小块体聚集而成的,它们在互相碰撞的过程中不断地转动和交换角动量,最终形成了一个具有相对稳定自转的地球。地球的角动量是由地球的质量、旋转半径和自转速度共同决定的,因此地球的角动量也随着这些因素的变化而发生变化。

在地球形成的过程中,地球上的物质原本都是散乱的,但是由于地球的旋转和碰撞,物质慢慢向赤道方向聚集,形成了一个围绕赤道的自转轴,这个自转轴慢慢的变得稳定,形成了地球的自转,所以说,地球也并不是永动机,而是通过其它力量来维持自己的自转,从目前的科学认知来说,宇宙中还没有发现任何永动机的物体,既然永动机是无法实现的,那么为什么分子能够永不停歇的做无规则的运动?原子和分子的发现是一个长期的科学探索过程。早在古希腊时期,哲学家德谟克利特就提出了原子的概念,认为物质由不可再分的微小粒子组成。然而,直到19世纪初,化学家约翰·道尔顿提出了原子理论,认为所有物质都由不可再分的原子构成。

随后,通过化学实验和研究,科学家们逐渐发现了不同元素的原子结构和性质。而分子的概念则是由化学家阿伏伽德罗·阿伏伽德罗在19世纪中叶提出的,他通过研究化学反应和化合物的组成,认识到物质是由不同元素的原子组成的。因此,可以说原子和分子的发现是多位科学家通过实验和理论研究的成果。分子的这种无规则运动其实就是布朗运动,是由应该科学家布朗在1826年的时候发现的,他通过显微镜观察水中花粉的运动,发现了这种不规则的运动,分子是保持物体物理性质和化学性质的最小颗粒,分子之间存在间隙,间隙的大小和分子之间的引力和斥力是有关系的,一般来说,气体分子之间的间隙较大,分子之间的作用力就会比较小,因此气体有很大的流动性,容易被压缩。

而液体分子的间隙相对较小,分子之间会变现为引力和斥力,分子在平衡位置做无规律运动,而固体分子的间隙很小,分子间的作用力很大,只能够在固定位置最无规律运动,所以固体都是有固定形状的,一旦物体受热,就会吸收能量,于是分子的运动就会变得更加剧烈,间隙也会随之增大,所以分子的无规则运动也是分子的热运动,而构成的物质的分子都具有能量,单个分子的运动遵循力学规律,大量的分子的运动遵循统计规律,是没有规则的,从理论上来说,只有在绝对零度的条件下,分子才会停止运动,零下273.15摄氏度,这个温度就是绝对零度。目前科学家发现宇宙中最寒冷的区域温度达到了零下272摄氏度,距离绝对零度只有1.15摄氏度,科学家认为,绝对零度只是一个概念,现在宇宙中根本不存在绝对零度。

因为温度是由物体的分子热运动所产生的,分子热运动越剧烈,物体的温度就会越高,分子运动的越慢,温度就越低,当分子停止运动后,温度就达到了绝对零度,但是按照爱因斯坦的相对论,任何物体都在做相对运动,这就意味着分子不可能停止运动,因为它一直都在做相对运动,既然如此,那么绝对零度也不可能出现,当宇宙中出现绝对零度的时候,也就意味着宇宙死亡了,整个宇宙中的物质都停止了运动,才能够出现绝对零度。不过分子的不规则运动和永动机是两回事,永动机和做功有关系,和运动没有直接关系,如果我们简单的将永动机定为永远运动的机器,那么宇宙中任何的物体都能够被称为是永动机,分子等微观粒子的运动,并不涉及到做功,只是单纯的做热运动。而它们的运动也需要能量。

这股能量就是宇宙大爆炸所产生的能量,根据科学家的计算得出,宇宙大爆炸所产生的范围超过了15个银河系的宽度,释放的能量更是高达全人类每年消耗能量总和的100亿亿亿亿倍!宇宙中所有的物质都是由这次大爆炸所产生的,包括分子、原子等等,到现在为止,我们的宇宙还在不断的膨胀当中,而且膨胀的速度越来越快,已经超过了光速,在20世纪初的时候,爱德温.哈勃观测了46个星座和星系,发现它们的光谱正在红移,这说明它们正在移开,而且哈勃还发现,星系移开的速度和它们之间的距离之比是一个常数,也就是说,它们离得越远,分开的速度就会越快,这个关系被称为是哈勃定律,根据哈勃定律,我们能够知道,宇宙中的物质会变得越来越远。

这种情况下,如果宇宙中的物质均匀分布,那么物质的密度会越来越小,我们自然会变胖。但是,宇宙中的物质并不是均匀分布的,其中有质量密集的区域,比如星系和星系团,也有密度稀疏的区域,比如巨大的宇宙空洞,这些空洞几乎没有质量。宇宙之所以会这样,是因为宇宙中物质之间存在多种物理作用。在小尺度上,比如动物大小的层面,电磁力和核力起主要作用;在大尺度上,比如恒星、星系的层面,万有引力起主要作用;在极为宏观的尺度上,星系在远离,星系团在分解,宇宙的膨胀起主要作用。而推动宇宙不断膨胀的力量可能就是暗能量,暗能量是暗物质释放出来的一种强大能量,虽然我们看不到它们,但是它们却真实存在宇宙当中。

科学家认为,暗物质的密度非常小,但是数量非常庞大,因此它的总质量很大,占到了宇宙总质量的百分之26.8,而宇宙中能够看到的物质(恒星、彗星、小行星、黑洞等)占到了宇宙总质量的百分之4.9,暗物质无法被直接观测到,但是它能够干扰星体发出的光波或引力,其真实存在能够被人类明显的感受到,而暗能量占到了宇宙总质量的百分之68.3.暗物质表现为斥力,使物质体积膨胀,且均匀分布,最早发现证据,并推断出暗物质存在的是,荷兰科學家,扬·奥尔特,他在1932年,根据银河系恒星的运动,提出银河系里面,应该还存在更多的质量。 1933年,瑞士天文学家弗里茨·茲威基,研究后发座星系团时,使用维里定理推断出,星团内部有看不见的物质。 但当时没有把它叫做暗物质,而是被称为丟失了的质量。

在这之后,还有很多的天文学家,在观测时,都发现在宇宙中存在不明物质。后来到了2006年,美国科学家利用钱德拉X射线望远镜对星系团1E0657-558进行观测,无意间发现了星系碰撞的过程,星系团碰撞威力非常巨大,将暗物质和正常物质分开,因此发现了暗物质存在的直接证据,宇宙中任何物质的运动,可能都和暗物质和暗能量有关系,虽然现在科学家还在研究暗物质和暗能量的奥秘,但是科学家认为,宇宙不可能平白无故的膨胀,天体也不可能无缘无故的运动,这背后的一切都有一种能量在控制着,所以我们所谓的永动机是不可能实现的,毕竟宇宙中任何物质都是需要能量相互的转化的。小编认为,任何事物都必须遵循宇宙法则,永动机违背了宇宙法则,所以人类不可能将其制造出来,对此,大家有什么想说的吗?

12 阅读:5805
评论列表
  • 老于 30
    2024-03-21 15:40

    永动机的“永动”,并不是指“永远运动”,而是根据具体的原理分为第一类永动机,以及第一类永动机。 第一类永动机是指违背能量守恒定律,不消耗任何能源,却能源源不断的获得机械功输出的设备。打个通俗的比方就好比你养了一头小毛驴,他永远不吃不喝不拉不尿,却能一直为你拉磨干活赚钱,并且这头驴累不瘦累不死不生病,倍儿精神,永远活着。 第二类永动机是不违背能量守恒定律的,它从单一热源吸热,并将吸收的热量全部转化为机械功(机械能)向外输出。这类设备违背了热力学第二定律,因此也不可能制造成功。

    送你一杯咖啡 回复:
    科普得很好。[点赞]
    薙的追随 回复:
    热力学第二定律确切来说是,不可能从单一热源吸收热量并将之全部用来做功,而不引起其他变化。这个后半句很重要,另一种表述方式是,热量不可能从低温物体转移到高温物体,而不引起其他变化。也就是说,要有不引起其他变化这个大前提
  • 2024-03-21 20:05

    分子无规则就是无序的表现。永动机要工作就得有序,要逆熵,怎么可能实现。

    这里是评论区-不是吹牛区 回复:
    分子的无规律运动是有能量输入和输出的,分子的运动是外在表现是温度。如果一直没有输入,却以辐射的方式输出,最终分子的运动也会停止
  • 2024-03-21 15:23

    永动机会不会发明出来不知道,我只知道资本不会允许它的问世

    fight 回复:
    我寻思九年义务教育已经普及了
    nba里最能打的 回复: fight
    义务教育虽然普及,但奈何有些人上课睡觉啊[笑着哭]
  • 2024-03-21 12:48

    地球在自转,月亮在自转,而且转了几十亿年,就证明有永动机存在只是还没研究出来[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

    雷电法王 回复:
    文章没有看吧,直接评论
    最佳观众 回复:
    最终的静止是不消耗能量的,但是现在宇宙还没这样的星体。理论上必将出现黑矮星,不过需要恒星活了200万亿年,现在最多也就是有白矮星,宇宙还太年轻了。到底是不是这么回事也没人知道。
  • 2024-03-25 23:56

    现在一切的物理生活学不都是处于假说阶段。谁知道随着世代进步,最后是什么。真正对的应该是,科学的尽头是神学,神学的尽头是科学

  • 2024-03-25 21:02

    地球不就永动

    用户15xxx24 回复:
    地球有没外力影响?你知道??还是你想说我证明不了地球受外力影响,所以地球是自己动的?你就这么肤浅?[哭笑不得]
    iddog22b 回复:
    因为潮汐锁定,月球都一直背朝地球了,那里永动?[笑着哭]
  • 2024-03-22 00:27

    不生不灭,不垢不净

  • 2024-04-13 16:07

    科学界有一个词叫“绝对零度”就是说,在这个温度上,原子都是静止不动的!那么,我们反推,原子之所以一直在运动,是因为原子一直在释放能量!热能的传递就是有高向低,所以我们目前观测到的原子都是在“一边释放能量,又一边又在接受能量”能量的起点是恒星给的,终点是宇宙边缘的绝对零度[得瑟]

  • 2024-03-21 14:34

    虽然第一类永动机做不出来,但是为杠小编经过我1.5s潜心研究为第二类永动机找到了一个全新的理论,首先小编说分子会一直作无规则动,这肯定是错的啊,绝对零度的东西你看它的分子还动不动?然后这个第二类永动机理论就是找到或者发明一种材料,靠分子运动做功,受热就能做功,以后像夏季肯定不用空调了,直接吸热发电,沙漠等地方也不会热了,多余的热量直接被转化为电能存储起来

    我超乐人为改命奇意识好方法控命运 回复:
    能源无数次转化 循环再用永动机理论破解 你的话让我想起全球远程无线输电理论
  • 2024-03-21 16:33

    真是傻的,分子,原子,电子都在吸收能量和释放能量,在微观看在混乱转动,在宏观上有能量交换的。世界万物都是能量转物质转能量的过程体。

    我超乐人为改命奇意识好方法控命运 回复:
    能源无数次转化 循环再用永动机理论破解
  • 2024-03-26 13:03

    用已知5000年的知识储备,论证至少持续了46亿年的问题是否符合人类的理,这就跟我说宇宙是我闲来无事创造出来的的一样扯淡。

  • 2024-03-28 23:36

    如来佛祖笑而不语!

  • 2024-04-15 14:57

    但凡读过初中都知道[笑着哭]《能量守恒》,然后区分一下微观世界和宏观世界的特点,就明白了!理论太多,懒得打字

  • 2024-06-19 12:00

    永动机的设想是建立在百分百做工全转换的理想状态下,不能实现的原因是不可避免的损耗。而地球自转公转这些,个人认为可以理解为惯性,任何阻碍物都能影响,但这个周期无比漫长,它的能量产生始于宇宙的形成,而我们人类的出现,可能只在这亿万刻度里的一个小点,无缘观看开头结尾。

  • 2024-03-22 13:14

    也许存在,但是目前没任何证据

  • 2024-03-25 21:02

    地球不就永动

  • 2024-03-27 08:48

    总是这些关于宇宙的烧脑的话题,就不能让我月薪两千八整天笑哈哈?

  • 2024-03-26 11:18

    T病毒[得瑟]

  • 2024-03-26 18:58

    发电呀

  • 2024-03-28 16:15

    分子太小[得瑟][得瑟][得瑟]

  • 2024-04-04 18:00

    哪个科学家?这个科学家对宇宙规律知识己超越人类认识维度?

  • 2024-04-09 19:22

    别的就不说了,你解释一下宇宙怎么来滴?最初的物质和能量它是不是无中生有?[呲牙笑]

  • 2024-04-12 21:05

    有一个可能就是循环的是宇宙壁,不断聚集不断爆炸,其他地方就怕平衡被打破。

  • 2024-04-12 23:42

    这不是一个概念,没什么好奇怪的,分子永远运动只不过是惯性而已,说清楚了就很容易理解了

  • 2024-03-22 16:49

    质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点的外部,还有什么?

    寂寞网混 回复:
    没有外,也没有内,因为没有空间和时间
    寂寞网混 回复:
    参考下莫比乌斯环。
  • 2024-03-26 03:56

    我开悟了

  • 2024-03-26 09:32

    墒增?!其实就是随机性和无序。所以很多东西是测不准的[得瑟]

  • 分子并不是无规则运动,是规则没有被人类掌握而已

  • 2024-04-02 15:04

    所以为什么会有绝对零度,这还不懂?

  • 2024-04-04 21:33

    因为有温度[笑着哭]

  • 2024-04-04 16:48

    存在于世界的,是因为存在因果关联。不输入能量,要保证规则的永序性,除非独立于世界之外~

  • 2024-04-05 12:54

    你多活一些时间就什么都知道了,一部电影两个小时,但是你的寿命只有五秒

  • ZJW 1
    2024-04-11 18:02

    先搞清楚什么叫永动机再说。

  • 2024-04-13 20:37

    电子和电子之间是空吗,,原子核里是空吗,质子里是空吗,电子里是空吗,光是什么,光子里面是什么,

  • 2024-04-15 16:40

    永动机是要求对外输出功率的同时还永动。

  • 2024-04-17 11:27

    光就是一能量而且无处不在,电子吸收光子能量会跃迁。。而光最多的是恒星的核聚变。。

  • 2024-06-15 15:21

    那是因为太阳提供能量了

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