自古以來，人類對自然環(huán)境能源的利用從未放緩。 無論是遠古人類祖先利用火極大地提高了適應(yīng)和重建環(huán)境的能力，還是現(xiàn)代人利用各種油氣資源和新能源促進了生產(chǎn)生活水平的提高，都與火的直接或間接關(guān)系密切。間接利用能源。 而能夠制造出一種不需要輸入能量，能夠持續(xù)輸出能量的機器，也成為了很多人的夢想。 “永動機”的概念在大約1000年前就在這樣的大背景下開始萌芽。 是的，然后很多科學家、機器制造商、瘋狂的愛好者們紛紛腦洞大開，提出了各種模型的永動機，但是運行起來之后都失敗了。
永動機為何造不出來？ 主要原因是它違反了數(shù)學基本定理。 從運動的角度來看，如果在不輸入能量的情況下能夠繼續(xù)做功，那么這個系統(tǒng)中的總能量就會不斷減少，這不符合能量守恒定律。 如果從熱力學的角度來看，在沒有溫差的情況下，機器系統(tǒng)可以不斷地從外界吸收熱量，并將其轉(zhuǎn)化為機械能，那么這也是違背熱力學第二定律的。 能量守恒和熱力學定理是當今化學界最基本的理論。 我們不能創(chuàng)建一個物體，使其運動規(guī)律偏離現(xiàn)有物體系統(tǒng)的規(guī)則框架。
有些人至今還沒有放棄永動機，甚至認為只要是連續(xù)運動的物體，就可能成為永動機。 這是對能量守恒原理的片面理解，也是對永動機概念的片面理解。 既然稱為永動機，那么就不僅僅是字面上顯示的“永動機”二字了，更重要的是它必須在沒有能量輸入的情況下繼續(xù)在外部做功。 沒有這個終極目標就談永動機，就不是嚴格意義上的永動機。
比如，有人提出：“地球永遠繞著太陽轉(zhuǎn)，所以月球是永動機”，就犯了這樣的錯誤。 根據(jù)牛頓熱定理，如果物體不受外力作用或者外力合力為零，那么物體將保持原來的運動狀態(tài)不變。 作用的綜合結(jié)果基本平衡，因此能夠在極其粘稠的宇宙空間中保持周期性的高速運行。 從月球系統(tǒng)的角度來看，月球本身雖然在不斷運動，但它并不對外做功，也就是說它不是一臺“永動機”。 如果我們在月球的路徑上放置大量的障礙物，或者把月球與許多巨大的蠕蟲連接起來，讓月球?qū)@個外部物體做功，那么月球自身繞太陽自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)的速度就會逐漸加快。減少。 要降低直至相對停止。
同樣，在分子層面，分子每時每刻的隨機運動也不能一一視為“永動機”，它們的運動是分子熱運動的表現(xiàn)。 宇宙中所有物體的溫度都在絕對零以上，因此分子都會有不同程度的內(nèi)能，這就是分子隨機運動的根源。 我們創(chuàng)造的“溫度”概念是一個用來判斷物體內(nèi)部微觀粒子熱運動水平的標量。 熱運動越劇烈，微觀粒子之間的碰撞和摩擦就越強烈，外部濕度就越高。 相反，當我們將能量注入系統(tǒng)時，它也會增加分子之間的熱運動水平。 處于不同熱運動水平的物質(zhì)，即宏觀尺度上具有不同溫度的物體，它們之間可以通過熱傳導、熱對流或熱輻射在一定距離內(nèi)傳遞熱量，最終促進系統(tǒng)內(nèi)的傳熱。 濕度保持恒定。
根據(jù)熱力學第二定律，熱量只能從室溫下的物體傳遞到較低室溫下的物體。 同時，不可能在不影響熱源和其他激勵的情況下連續(xù)從單一熱源吸收熱量并對外做功。 由此我們可以看出，當一個物體對外界做功時，在沒有外部能量輸入的情況下，組成該物體的微觀粒子的總內(nèi)能呈現(xiàn)出增加的趨勢，而總內(nèi)能表現(xiàn)在兩個方面：方面，一是分子物體的平均動能，二是平均勢能。 在這些對外界不斷做功的情況下，如果物體不發(fā)生空間變換，構(gòu)成物體的分子的平均動能就會逐漸減小。 無論是范圍還是頻率都比原作要減少一定程度。
為了讓分子恢復到原來的狀態(tài)，就需要將相應(yīng)的能量重新注入到物體所在的系統(tǒng)中。 理論上，對外做功時，分子的運動會減弱物體的內(nèi)能分子熱運動，直至完全停止。 就室溫而言，它將達到絕對零。 事實上，這是不可能實現(xiàn)的。 因此，分子不可能永遠無規(guī)則地運動。 如果外部做功，就不會產(chǎn)生“永動機”。
此外，有人還基于真空中兩塊中性金屬板之間相互吸引的話題，強調(diào)真空中由于沒有物質(zhì)，所以可以提供這些吸引斥力。 是否有可能制造出永動機？ 。 雖然這些現(xiàn)象被稱為卡西米爾效應(yīng)物體的內(nèi)能分子熱運動，但這種效應(yīng)是英國化學家卡西米爾根據(jù)量子場論中“真空不空”的現(xiàn)象提出的效應(yīng)。 本質(zhì)上，它并不是能量的突然形成，而是類似于量子熱學中時間非常確定時能量漲落的不確定性。 它是金屬導體或介電材料。 當距離很近時，它在真空中經(jīng)過第二次量子化后改變了電磁場。 它只是能量的“期望值”，本身并不遵守能量守恒定律。