永动机

永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以

永动机

第一类

第一类永动机是最古老的永动机概念，这一类永动机试图以机械的手段在不获取能源的前提下使体系持续地向外界输出能量 。

历史上最著名的第一类永动机是法国人亨内考在十三世纪提出的“魔轮”，魔轮通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动，向下行方向的悬臂在重力作用下会向下落下，远离转轮中心，使得下行方向力矩加大，而上行方向的悬臂在重力作用下靠近转轮中心，力矩减小，力矩的不平衡驱动魔轮的转动。十五世纪，著名学者达芬奇也曾经设计了一个相同原理的类似装置，1667年曾有人将达芬奇的设计付诸实践，制造了一部直径5米的庞大机械，但是这些装置经过试验均以失败告终。

除了利用力矩变化的魔轮，还有利用浮力、水力等原理的永动机问世，但是经过试验，已确认这些永动机方案失败或仅只是骗局，无一成功 。

第二类

曾经有人设计一类机器，希望它从高温热库（例如锅炉）吸取热量后全部用来做功，不向低温热库排出热量。这种机器的效率不是可以达到100%了吗？这种机器不违背能量守恒定律，但是都没有成功。人们把这种只从单一热库吸热，同时不间断的做功的永动机叫第二类永动机。这种永动机不可能制成，是因为机械能与内能的转化具有方向性：机械能可以转化内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其它变化。从研究永动机得到的意外收获  。

前已提及，英国科学家焦耳也曾被永动机这一“奇妙”的发明所吸引，并为此做了一二十年的实验，但最后他留给后世的并不是永动机，而是证明永动机不可能的“热功当量定律”，这应该算是研究永动机得到的意外收获 。

（1）机械类：妄图依靠机械内循环，对启动能量进行增益，以试图突破能量守恒。并依靠能量增益，使增益的能量输出，并将输出能分化为两部分，一部分给机械提供动力。另一部分对外做功 。

（2）电/磁动机：属于永动机范畴，但因不具备工业实用性，被称为玩具。概念，假设概念，磁铁与电磁场互动，使得能量突破能量守恒，磁动机获得了输出大于输入。但实际上实验显示，磁动机终究会因为消磁而停止 。

（3）热循环：试图突破热一，热二，但终究失败，温度平衡点与温度不可叠加和转化消耗上，无法在内部环境中进行百分百转化。

（4）空气压缩机：依靠压缩空气，至使温度升高。理论上，空气压缩与释放能量守恒，但是使用空气压缩的机构涉及曲轴等机械零件能量消耗，并且在热量挥发时速度与空气回温等等存在许多不完善，但具体资料因资源有限暂且未知（理论上可行性永动机）。

（5）特斯拉线圈：属于官方资料，民间流传的据说是不完整的，但理论上与现实中线圈的确存在，它是一种在自然界收集电能量的一种器具。姑且不说官方文献，但以自然界电磁场能量制作出的线圈仅仅只能是个玩具。

（6）饮水鸟：爱因斯坦自食其言的传奇玩具，一个利用液体沸点与自然界温度的玩具机械 。

（7）几何永动：这是集齐所有机械类理论于一体的永动机，并开阔创新，成就前无古人，也可能后无来者的失败永动机。这台永动机发明者只研究增益零件，而放弃了固定能量源，选择能量源自由。形成了一个利用周长相等的圆与三角形之间的力矩不同，而忽略三角形最短力矩的另类组合。

（8）液态永动：利用液体质量的密度与引力，或另一种单纯的水与气体引力相结合设计出的永动机。但因为守恒，利用液体质量的至今全部失败，而水与空气类型的似乎也是失败 。

（9）倒吸虹：这个永动机，企图改变管道的粗细，在水管的上方加一个水箱，依靠水的压力，改变吸虹势能。但因出水口的限制，决定了水的压力，导致再次失败 。

这类机械装置主要分为两大类。第一种永动机违反的是热力学第一定律，它们不须输入能量就可以作功。热力学第一定律是关于能量守恒的表述，指出在一个孤立的封闭系统里，新的能量无法被创造出来。任何宣称能够无端产生能量的机器都属于此类。

第二种永动机虽然没有违反第一定律，却因为采用某种使熵减少的方式将热能转换成机械能，而违反热力学第二定律。微妙之处在于，上述现象并未伴随他处熵的增加来平衡系统所减少的熵。如先前所述，第二定律的其中一种解释是，热能只会由高温处流向低温处。在这个过程中熵增加了，却可以从中汲取出有用的功，去降低别处的熵，前提是别处减少的熵没有超过系统热量转移所增加的熵。一部可以从热物体汲取能量，却不会同时让热能流向低温处的机器，就是试图达成永动目标的装置，例如麦克斯韦精灵 。

当然有许多装置遵守这两条热力学定律，它们从一些不易察觉的外来能源获取能量，例如大气压力、湿度或海潮等。这些并不是永动机，它们并未违反任何物理定律。读者只需要厘清保持其运作的能源即可  。

某些装置乍看之下不需要外接能源即可一直运转下去，例如转动的轮盘或摆动的单摆等装置。实情并非如此。它们只是效率极高，初始能量不至于流失，而初始能量当然是装置开始运转不可或缺的。事实上，它们的运转终将减慢下来，因为没有任何机器可以达到100%的效率，而且不论润滑多么周到，总是有某种形式的阻尼效应存在，例如空气阻力或机件之间的摩擦力等。因此，永动机原则上只在没有能量流失到周遭环境的情况下才可能存在。任何企图将能量汲取出来的尝试，当然都会导致这类装置停止运转 。