余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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“毛细管永动机”剖析

已有 909 次阅读 2024-4-14 11:50 |系统分类:教学心得

       本文拟结合毛细现象基本原理,剖析“毛细管永动机”的错误机制,供参考.

  1. 毛细现象基本原理

     弯曲液面的附加压力可产生毛细现象。

     把一只半径一定的毛细管垂直插入某液体内,毛细管内液面高度与管外液面高度通常不同. 参见如下图1

所示[1]

image.png 

                                                                       图1. 毛细现象示意图

       图1中,h代表毛细管内液面上升高度;R为弯曲液面的曲率半径;r为毛细管的半径;θ为接触角.

       则:Δp=2γ/R=ρgh                         (1)

       式(1)中Δp代表弯曲液面的附加压力;γ代表液体的表面张力;ρ代表液体的密度;g代表重力加速度,

g=9.80m/s2.

       由式(1)可得:image.png          (2)

       由式(2)可知:毛细管内液面上升高度h,与液体表面张力γ成正比;与毛细管半径r及液体密度ρ成反比.

  2.毛细管“永动机”

       毛细管永动机示意图参见如下图2所示:

image.png 

                                                                  图2. 毛细管永动机示意图

        图2中h代表毛细管内液面上升高度.

        由图2可知,毛细管滴落的液滴,带动转子旋转,可连续对外做功;直至液面C降至B点为止.

    3. 毛细管“永动机”设计剖析

       事实上,毛细管“永动机”设计不可能成功,毛细管内液面上升高度恒小于毛细管自身(垂直)长度.

       的确液体表面张力及弯曲液面的附加压力,较好解释了毛细现象;但该解释不应该是唯一解释. 

       需明确:无论何种解释均不能违背自然规律.

   4. 结论

    ⑴毛细管“永动机”设计违背了自然规律;

    ⑵除了弯曲液面的附加压力,毛细现象应该还有其他解释.

参考文献

[1]天津大学物理化学教研室编. 物理化学(下册, 第四版).北京:高等教育出版社.2001,12:158




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