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451 传奇院士与“永动机”(求订阅)

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科学家们给占领了。

其中,最有代表性的便是永动机,每年都有不少人号称自己制造出了永动机,但无一例外,全部都是假的。

或许这正是人们普遍希望“不劳而获”的一个体现吧。

不过,有一种名叫“饮水鸟”,或者“饮水鸭子”的玩具,可以实现在某种情况下的“永动”,还挺有意思的。

“饮水鸟”的头和躯体分别为两个薄壁玻璃球(简称“上球”和“下球”),其间以一根玻璃管连通,内装乙醚液体,构成一个密闭容器。

鸟头四周包有一层易吸水的布,鸟身前方放有一杯水,确保在鸟身倾倒的时候,可以“喝到水”。

初始状态下,鸟身略向前倾,在重力的作用下保持平衡,鸟头并没有触及前方的水杯。

此时,因为乙醚沸点约34.5摄氏度,在室温条件下容易挥发,所以密闭容器内部将充满乙醚的饱和蒸气。

启动时,给鸟头滴少许水,布上的水在蒸发时大量吸热,使上球内的乙醚饱和蒸气在降温的同时降压,导致下球中的饱和气压大于上球中的气压,下球中的乙醚液体沿玻璃管往上压,于是整个鸟的重心上移,从而打破了支点的平衡状态。

鸟身随上升的乙醚液体逐渐前倾,当鸟嘴接触液面时,上下球刚好通过玻璃管连通,下球中的部分气体进入上球,两部分气体混合,当上、下球中压强一致时,失去气体压力支持的液体将在自身重力的作用下倒流回下球,饮水鸟的重心再次下移,于是渐渐直立起来,回到初始状态。

由于“喝水”时,鸟嘴接触水面,沾湿了裹鸟头的布,于是它又会再次启动。

总体的表现,就是只需要开始给“饮水鸟”的头部沾点水,“饮水鸟”就会一直重复抬头、低头做出“喝水”动作。

看起来“饮水鸟”是有点像一种利用环境中热能的第二类永动机,但其实它只是一种遵守热力学定律的,通过单组分相变实现的热机。

它之所以能不停地点头喝水,是因为它利用了一些复杂的物理学原理。

而且也没有太多的实用价值,因为这个热机的转化效率实在是太低了,所以只能用来当做玩具,或者用来科普。

“饮水鸟”的存在已经很久了,早在1936年,毛子联盟的别莱利曼写的《趣味物理学续编》就已经提到这个玩具,后来的1946年,漂亮国贝尔实验室的两位科学家在漂亮国对其申请了专利。

因为前期的准备比较充分,所以


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