19
Apr
一个很难看出破绽的永动机设计
在《费恩曼物理学讲义 第一卷》第46章中有一个尝试违反热力学第二定律的永动机设计，乍一看貌似还真能实现，我当年就怎么也看不出来这个装置哪里出了问题，最近终于是明白一些了，就写在这里给大家看看吧。
该装置的模样如右图所示，主要用的是棘轮和掣爪。假设有一箱处在一定温度的气体，其中有一根带叶片的转轴。由于气体分子不停的撞击叶片，而且这种撞击总是有微小的涨落，因此叶片会振动、跳动、转动，当然这些运动都是短暂的、无规则的。我们要做的事是在轴的另一端套上一个转轮，使他只能沿着一个方向转动，这就是棘轮和掣爪。于是，当轴试图逆时针（从右往左看）跳动时，他不能转动，而往相反方向跳动时，他能转动。于是，总体来看，轮子将缓慢的转动，或许我们还能将一个绑在绳子上的臭虫给提溜起来！这样我们就制成了永动机，他靠气体运动的微小涨落而把气体的内能转化成机械能。
直接用热力学第二定律就可以否定这个装置成功的可能性，但是如果不从力学以及热力学的其他基本定律对该装置予以反驳的话，我始终觉得难以令人信服。那么，到底这套装置哪里出了问题呢？为什么这样的装置不能达到他永动机的目的？
在看我的分析之前，你最好自己仔细思考思考。…
