永動機...... - 社會議題

By Jacob
at 2004-12-20T00:00

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聽說以前有人在研究永動機但屢遭失敗請問哪一個人提出了什麼定律讓大家對此放棄呀?? 誰能告訴我??

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By Edith
at 2004-12-22T05:16

永動機械的迷思
摘要
自古以來，免費能源（Free Energy）一直是人類追求的目標，而永動機械也成為人類為實現夢想而不斷努力想追逐之夢幻機械，但是失敗似乎成了唯一的結局。可是這些失敗之例子反而促使更多人投入去追求這項夢幻之設計。為什麼？本文即從學理之角度加以探討，並說明永動機械之不可行。希望這篇短文能夠給大家一個思考方向，永動機械是我們該放棄的夢想，但是高效率低污染卻是透過努力可以達成的。讓我們放棄幻想腳踏實地多為我們地球的永續存在盡力吧！

永動機械反熱力學定律而行
幾百年來，不斷有人從事創造所謂永動機械，但卻都無法證實其可行性。而人類不但沒有檢討失敗之原因，反而因盲目無知讓更多人投入這項領域去追求更夢幻的設計。為什麼永動機械有如此大之吸引力能引導許多人浪費時間走向一條永遠無法達成目標的不歸路呢？是不是人類不勞而獲的貪婪心態呢？
從熱力學的學理上來看永動機械有兩類，第一類是幻想有一種不需要任何動力和燃料，而能不斷對外作功（work）的機器，也就是「無中生有」；第二類永動機械則是幻想從單一和均勻的熱源，如海水和大氣中不斷吸取熱量全部轉化為功，而且沒有任何其他的變化發生（例如排熱至另一熱源）。這兩種永動機械有什麼問題呢？前者顯然違反了我們所熟知的熱力學第一定律，即所謂能量守恆的道理；讓我們仔細想想，如果能量能夠無中生有，那地球上的能量豈不越來越多？這將導致溫度無限升高，人類將無法生存。而後者雖不違反熱力學第一定律，但卻違反了熱力學第二定律，也就是說任何裝置，除了作功以外一定尚有其它效應，也就是想要創造出不需輸入功的冷凍機把低溫能量移往高溫處是不可能的。以上也許呼應了我國一句諺語 "巧婦難為無米之炊"。這段話的科學表述就是法國科學家發現的質量守恆定律。他告訴我們宇宙間不可能存在著一種機器（方法）使其輸出物質的質量大於輸入，或者說使質量增值的機器（方法）是不存在的。

設計實例仍難逃慘敗命運
也許有人要說，前述定律是長期觀察及累積而得，因此並不代表它是永遠不變的，也許各項努力會有新的發現。我們同意這樣的觀念，但我們做任何事，總要以已知學理來做基礎，再往上累積新的發現和經驗。因此讓我們再回顧一下歷史上幾個較著名之例子，透過這些人的作為，來探討一下到底整個迷思在哪裡。
13世紀法國人亨內考提出一個所謂「魔輪」之設計（如封面圖片一）。他在一個輪子的邊緣上等距地安裝12根活動短桿，桿端分別套上一個重球。無論輪子轉到什麼位置，右邊的各個重球總比左邊的各個重球離軸心更遠一些。亨內考設想，由於右邊更大的作用力，特別是因甩過去的重球作用在離軸較遠的距離上，就會迫使輪子按照箭頭所示的方向永不停息地旋轉下去，至少要轉到輪軸磨壞時為止。但是，實際上輪子轉動一兩圈後就停了下來。為什麼呢？讓我們仔細看看，並想一下槓桿平衡的原理，在魔輪設計中，右邊每個重物施加於輪子的旋轉作用雖然較大，但是重物的個數卻較少。精確的計算可以證明，總會有一個適當的位置，使左右兩側重物施加於輪子的相反方向的旋轉作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使輪子達到平衡而靜止下來。
另外在1570年代，義大利的斯特爾提出了一個利用流水落差來驅動之永動機械概念。（如封面圖片二）他認為由上面水槽流出的水，衝擊水輪轉動，水輪在帶動輪軸轉動的同時，通過一組齒輪帶動螺旋汲水器，把蓄水池裡的水重新提升到上面的水槽中。他想，整個裝置可以這樣不停地運轉下去，並有效地對外作功。實際上，流回水槽的水越來越少，很快水槽中的水就全部流進了下面的蓄水池，水輪機也就停止了轉動。大家仔細想想，這過程中忽略了摩擦及重力之效應，這也是為什麼流回水槽之水會愈來愈少之原因了。大家也可以想想這和我們從登山到下山回到原點的過程，需要補充食物及水分是否有雷同之處呢！
再來看一個利用浮力來設計永動機械的例子（如封面圖片三）。這是將一連串的球，繞在上下兩個輪子上，可以像鏈條那樣轉動。右邊的一些球放在一個盛滿水的容器裡。原先之構想是認為右邊如果沒有那個盛水的容器，左右兩邊的球數相等，鏈條是會平衡的。現在將右邊這些球浸在水裡，因此受到了水浮力之作用，使左右兩邊向下之作用力大小不同，故使右邊之球被水推著向上移動，也就帶動整串球繞上下兩個輪子轉動；上面有一個球露出水面，下面就有一個球穿過容器底，補充進來。這樣之機制看起來似乎也是合理的，但為什麼又是無法實現呢？是因為製造技術上之困難無法使球通過容器底部而又不漏水嗎？當然不是！我們可以假設，製造技術可以克服，然後再想想設計這種機制的原理。一個明顯的原因即是，當下面的球穿過容器底部的時候，它要承受其上面水的壓力，而且是因為在水的最下部，所以它受到水的壓力最大。這個向下的壓力，就會抵消上面幾個球所受的浮力，而使左右兩邊所受之力量又達平衡階段，因此這個永動機械也就無法永動了。

永磁性試驗一樣無法成功
以上幾個簡單例子可以從熱力學第一及第二定律中說明這二類永動機械不可行，然而卻仍然無法阻止人類對永動機械的追求，因為很多人認為，從宇宙觀點來看，天體之運行；乃至從微觀上來看，電子繞核旋轉，都是永動的事實。那麼人類生活之周遭應該有同樣效果，也就是說採用彎曲的力場應該能推動現實世界的永動機械。這是一件多麼值得歡欣鼓舞之夢想，因此很多熱衷永動機械的研究者就認為，第一二類永動機械雖然失敗了，但採用彎曲的力場，使用永磁性的第三類永動機械（彎曲力場永動機械）有可能成功，因為它不違反熱力學第一及第二定律。
要解答這個迷思，我們先從電磁場及磁鐵（或稱磁極）所產生之磁場來看，電流的磁場是只有一個方向的閉合曲線，而磁鐵的磁場是兩個方向相反的組合閉合曲線。當環狀磁鐵被電磁場磁化後，磁鐵便形成了兩個方向的磁場，磁鐵的內部和外部的磁力線都形成了環狀閉合曲線，但由於兩者方向相反，所以相互抵消。也就是說彎曲力場方向相反，強度相同，閉合後效果為零。就因為這是利用彎曲力場創造永動機械的內在機制，因此可以斷言此類永動機械是不會成功的。也就是說彎曲的力場具有封閉特性，如果永動，就不會提供能量，如果提供能量，就不能永動。電子能夠繞核永動，因為它不必提供能量。

高效率低污染才是研發目標
永動和永動機械不同的概念需適度區分。永動機械不僅要自動，而且要創造能量。因此天體之運行，電子繞核旋轉，雖是永動的事實，但卻都無法從中提取能量，所以都不是永動機械。
追求地球之永續發展及留給後代一個乾淨之環境，是我們無法推卸的責任，然而免費能源是理想，可惜也只是個幻想而已。讓我們一起來擺脫永動機械的迷思，正視一下我們的環境，追求高效率之設備，以節約能源來提高能源之有效利用率；同時廣泛推廣太陽能、風力能等淨潔能源之使用，以透過減少化石燃料之使用來達成二氧化碳減量之目的。節約能源及減少廢棄物之產生需從我們自身做起，這也是一個可以透過每一個人努力而達成的具體目標
（工研院能資所副所長徐瑞鐘博士）

By Elizabeth
at 2004-12-22T10:30

國內大概都無此方面資料吧！若您能看英文，就參考看看吧！
http://www.disclosureproject.org/
http://www.steorn.net/

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